農曆十月二十八日，李文茂不等和何祿約定的十一月中旬的時間，便下令廣州城郊的各路義軍，隨他一起攻佔廣州城。
二十萬義軍被李文茂分爲三路：李文茂親領本部六萬，從西路進攻，攻打青龍橋至大西門；甘先率領的四萬義軍居北路，經三元里奪城北炮臺，再進攻北二門；陳顯良率五萬義軍居東路，自燕塘攻東關；林光隆領義軍四萬，在hn隔江聲援。
近二十萬義軍聲勢浩大的出擊，並未讓範汝增有過多的欣喜。他身在義軍當中，看到大部分的義軍仍然是以木棒、鋤頭、鐵叉、菜刀之類的爲武器，不由心生憂慮：這樣的武器裝備，即便人數衆多，能攻下防守嚴密、城高牆厚的廣州城嗎？
要知道，先前在牛欄崗，是因爲清兵人數太少，而且義軍又是伏擊，清兵陷入重圍沒有任何防禦工事可以憑藉，所以纔會讓義軍衝到跟前進行肉搏戰。可是現在有了城牆的阻擋，義軍縱然人數再多，也飛不進城內，情急之下，又無大型的攻城武器，靠雲梯登城作戰和巨木衝擊城門，無疑被城頭的清兵當成靶子，只怕要損失慘重。
範汝增略微一思索，便將跟隨身邊的數名細作營聖兵派了出去，分頭向西江上的聖王、北江上的羅大綱等人傳遞消息，說明情況有變，義軍已經提前發動攻城，請求聖軍儘早趕到廣州。同時，將打探到的廣州城內清軍情況一併帶回去。
此時的範汝增知道，憑他小小旅帥的身份，是無法勸阻李文茂，但他還是要去做下努力。
他找到李文茂，勸說義軍再稍等幾天，等廣州府周邊的何祿、陳開等義軍一併抵達廣州城後，再一起攻城，更有勝算。因爲到時候，太平聖軍也差不多可以抵達廣州，佈置妥當。
果然，李文茂搖搖頭拒絕了。他已經通過潛伏在城內的探子查探到，廣州城內滿清兵力空虛，佈置守城的清兵並不多，八旗兵5000多人，綠營兵近萬人。在牛欄崗全殲出城的清兵後，廣州城內清軍便緊守城樓。
是攻打廣州城的時候了！李文茂暗想。要是自己等何祿等人的義軍到達城下，再一起攻城，便會讓手下兄弟認爲自己是遵從了他的號令，自己大頭領的威望將大爲降低，並且，即便攻下廣州城，後人也會認爲是在何祿的率領下攻佔的。
人都是有點私心的。這樣一想，李文茂便心急起來，加上牛欄崗的大勝，他覺得自己率領20萬義軍，怎麼樣也能佔領二萬清兵不到的廣州城。
李文茂親領的義軍率先佔領了青龍橋，但從橋上過西護城河時，大西門城樓上的清兵火炮和鳥槍齊發，義軍在青龍橋上被打死上千人，屍體將橋面都堵塞起來。李文茂紅着眼睛，咬牙切齒地下令將橋面堆積的屍體扔入河內，繼續往前衝殺。
與此同時，甘先的四萬義衝過了三元里，開始攻奪城北的越秀山樑上清軍炮臺。城北是滿清按察使沈棣輝親自督軍守城，他率三千綠營清兵守衛在北城兩個城樓之間，護衛着中間山樑上的城北炮臺。義軍頂着山上火炮轟擊，朝上衝殺數次，但一靠近炮臺和城樓便被躲藏在垛口後面的清軍鳥槍手打散，傷亡遍野，短短半日，便有五千餘人的死傷。甘先眼見攻城無望，只得收兵退回至三元里駐紮。
陳顯良的五萬義軍從燕塘出兵，想奪取東關，也就是東濠涌上的大東門橋，以便過橋攻打大東門。但東關地勢重要，護城的東濠涌，將城外街道與東郊分隔開來，清兵在關口架設好火炮和擡槍，將義軍死死堵在關門外。損失數千義軍後，陳顯良意識到單靠義軍的硬衝根本不可能攻下關口，便當即下令停止攻城，就地在東郊紮營。同時派人送信給李文茂，商議對策。
李文茂得知三處攻城均陷入困境，猶不死心。分析各處城門，認爲是護城河擋住義軍進攻的道路，才攻城困難，而北路城牆並未封閉，而是依着越秀山而建的炮臺替代了城牆，或許集中兵力從山樑進攻，也不用搶佔炮臺，只需衝上山樑，進入城內，便能破城。於是，他下令東西兩路義軍各調三萬義軍支援北路，由甘先親自統領，率兵十萬從從越秀山進攻北城。
甘先當即一馬當先，率領前鋒在三四路長的山樑上全線押上，搭設爬梯攀登懸崖陡坡攻山。按察使沈棣輝又從城中其他地方調集二千清兵協守北城，並用命城中的民夫、團勇燒製沸水、滾油和鐵水，從城樓和炮臺山崖上灑下，一時間山下義軍皮開肉綻，沾上滾油和鐵水的義兵們呼哭喊慘叫，鬧聲不絕，本就都擠在山樑下的義軍，被滾油鐵水一澆，傷亡巨大。幾個時辰不到，便被清軍的滾油鐵水燙死四千餘人，燙傷一萬五千餘衆。
甘先不甘心失敗，便身先士卒，率義軍繼續猛衝，也被一瓢鐵水從頭澆下，當即斃命，毛骨不存。統兵的甘先一死，義軍迅速潰敗，紛紛逃回三元里大營。幸好城內清兵都集中在上樑炮臺處，無法下山追擊，義軍纔不致被清兵全殲。但也損失慘重，僅城北越秀山一役，便折損義軍二萬多人。
城北攻城慘敗、甘先戰死的消息傳到青龍橋外義軍大營。
“什麼？你說什麼？！”李文茂聽到信使帶來的噩耗，當場失聲痛哭：“悔不該，不聽勸告，害死甘兄弟和衆位義軍弟兄！是我李文茂的錯，都是我的錯！”
哭泣良久，李文茂擦乾眼淚，將範汝增請到他的大帳。
“範兄弟，悔恨當初不聽你勸，眼下，攻城受阻，你看又該如何？”李文茂紅着眼睛，努力讓自己平靜下來，低聲問道。
“大頭領，汝增還是那個建議。等待！眼下，我義軍士氣已泄，無力再攻。只需保持圍而不攻，再緊急派人去請番禹的何祿、佛山的陳開和其他各路義軍前來，合兵一處後再一起圍攻廣州城。”
“另外，汝增已派人請求我太平聖軍加快行軍速度，不再攻略沿途市鎮，直奔廣州城。”範汝增猶豫了下，接着說道。
“原來範兄弟早就料到有今天的局面。”李文茂嘆息一聲，只怪自己過於心急，不但害死衆多的義軍，還害死跟隨自己多年的兄弟。眼下，只能按照範汝增所說的，等待太平聖軍到來，聯絡城外的各路義軍一同攻城。
接着，李文茂聽從範汝增建議，下令停止攻城。封鎖道路交通，嚴防清兵細作進出。各路義軍在廣州城外挖溝，構築防守工事，防止城內兵勇出城襲擊。又派出信使，奔赴各路義軍求援。