Путь в крепость по-прежнему оставался только через укреплённые высокие стены. Пётр решился на штурм. И вот по сигналу множество лодок с десантными отрядами сразу со всех сторон (с озера и с обоих берегов) под прикрытием орудийного огня устремились к крепости.
Штурм был тяжёлым. Силы Петра подходили к пределу. Мнилась опять «нарвская конфузия». В который раз сбрасывают шведы «московитов» со стен. Снова и снова сам М. М. Голицын ведёт солдат на приступ — волнами, непрестанно, чередуя штурмы с отступлениями, чтобы снова с большей силой ударить по крепости. На головы штурмующих льётся кипяток, расплавленная смола и свинец. Непрерывность атак, упорство и презрение к смерти русских воинов принесли Петру победу.
Нотебург был взят 12 октября 1702 года. Не выдержали штурма его каменные, двухсаженной толщины высокие стены, не сдержали боевого натиска петровских солдат и десять его башен.
Сам Шлиппенбах вручил М. М. Голицыну ключи от крепости. Но ключи были ни к чему. Ворота крепости оказались забитыми намертво и пришлось их вышибать вместе с замками.
Пётр садится за бумаги. В «Поденном юрнале» он пишет: «Неприятель от нашей мушкетной, так же пушечной стрельбы в те 13 часов столь утомителен, и видя последнюю отвагу, тот час ударил шамад (сигнал к сдаче) и принужден был к договору склониться».
А польскому королю Августу — «Любезный Государь, брат, друг и сосед… Самая знатная крепость Нотебург, по жестоком приступе, от нас овладена есть со множественною артиллерию и воинскими припасы…
Пётр».