广州将军穆克德纳的阵亡、水师提督黄开广投降，令清军本就不高的士气更加低落，气急败坏的叶名琛下令让广州各商会、富户组织商团、民团抗击太平军，虽然还是有些富户、商人组建了商团民团帮助清军，但大部分的富户商人则是敷衍了事。
广州作为一个开放的通商口岸，消息并不像内陆地区那么闭塞，这里的富户商人早就听闻洋人讲述过太平军的事迹，他们知道太平军在上海、宁波等地的所作所为都是保护私产、大力鼓励工商的，对于太平军取消了满清治下许多苛捐杂税、吏治清明，这些广州的商人们还是颇为向往的。
而且太平军兵威赫赫，前些日子还和洋人打了一仗，虽然也不算打赢了洋人，但太平军敢于向洋人开炮令广州商民百姓们都觉得太平军比软骨头的清军好太多了。广州商民百姓们虽然和洋人做生意的颇多，但对洋人历来无好感。鸦片战争后，广州百姓们曾今阻止洋人进入广州城长达十余年，足见广州百姓对洋人是甚为讨厌，太平军南下之时，起初百姓们还道太平军是和洋人一伙的，但随后太平军和英国人爆发的冲突打破了这些猜忌。
于是广州城出现了奇怪的景象，富户商人、乡野平民都在期待着太平军能赶快打进城来。到了最后叶名琛不得不派兵驱赶城内壮丁上城助守，并排除兵丁强行勒索富户商人捐献钱粮，结果导致更大的民怨沸腾。
完成对广州外围要地的清扫之后，太平军三个师迅速分三面攻打广州城，这是围三缺一的战术，太平军并不像把清军逼急了令广州城受损过大，在萧云贵眼中，广州拿下之后就接着要继续发挥她通商口岸的作用的。
清军都统来存、副都统双喜、总兵任安邦分别据守城东、城西和城南，结果仅仅抵抗了一个时辰，镇守城南的清军总兵任安邦首先开城投降。来存和双喜见城南失陷，急匆匆后撤，护着叶名琛、柏贵等一众广州官吏从城北逃遁。
六月二十八日，太平军进占广州，从登陆万山群岛到占领广州城，太平军仅仅花了不到一个月的时间。是役，太平军死伤千余人，当中包括了和英国人冲突中死伤的官兵，而歼灭满清绿营、广州八旗兵、团练兵马共三万余人，当中大部分是清军投降。
而叶名琛等清军官吏从北门出逃之后，在花县城南十余里的地方遭到太平军骑兵围歼，除了清军副都统双喜带领数百清军突围之外，其余清军自叶名琛以下，或死或降或生俘。
指挥广州战役的正是太平军青年名将陈玉成，他是和罗大纲第二分舰队一起到达的广州，途中他就接到西王的密令，让他不必理会英国人继续攻占广州，若英军舰队再来寻衅，水师可以不记损失的坚决还击。是以陈玉成到了广州之后，迅速展开兵力横扫广州。
也亏得第三师张文祥部先期打下的基础良好，陈玉成后续兵马在广州登岸时并没有遭到太大的抵抗，加上民心所向，广州之役便在短短的时日内结束了。
攻占广州之后，陈玉成留下第二师一部兵力会同水师镇守广州，其余兵马分三个方向横扫广东。第一路是原小刀会将领陈阿林率领的第一师，他们向东攻打，准备打到福建和广东接邻之处，会同准备从福建南下的原红巾军陈开部兵马，一同围歼在潮州、梅州等地苟延残喘的福建巡抚王懿德、李廷钰部清军。第二路以陈知命的第二师一部为主力，往北横扫打通与江西的联系，清剿北部清军，争取让广东、福建和江西连成一片。第三路以张文祥的第三师为主力，往西攻打肇庆等地，准备进军广西。
由于广州一役太平军忽然登陆作战，广东府道台总兵等高级将官悉数被太平军杀死或俘虏，清军在广东的指挥系统陷于瘫痪，各地清军互不统属，各自为战，结果自然是可想而知的。
七月至八月间，太平军三路大军横扫广东，除了东路军在潮州、梅州等地遭到清军李廷钰部强力抵抗之外，其余各路都进展顺利。到得八月底，广东清军基本被肃清，梅州也被攻克，福建巡抚王懿德等官吏自杀，只剩下清军老将李廷钰镇守孤城潮州，但也是被太平军团团包围。
广州被攻陷之后，萧云贵仿上海、宁波等通商口岸成例，单独成立了广州军政司治理广州，派遣卢贤拔接任广州军政司司长，李天熙为广州卫戍部队统兵大将，成立南海舰队，唐正财为舰队提督。而罗大纲率领大部分舰队返回上海之后，原来上海的舰队便升格为东海舰队。
卢贤拔到任后，照搬了上海的成例，迅速接管海关，成立粤海关，废除苛捐杂税，鼓励工商发展，得到了广东商民百姓们的支持。同时广州富庶，仅仅在广州满清海关衙门内就搜出白银一百余万两，随着一大批广州官员的府衙被查抄之后，太平军总计得了五百余万两的钱粮财物。
同时广州城内也有满城，太平军这一次并没有对广州的满城进行大肆屠戮，在攻入满城之后，除了将顽抗分子坚决剿灭之外，大部分满城的旗民们选择了投降，而太平军也接受了他们的投降。
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