Преследуя отступающего врага, русские солдаты подошли к берегу Сырдарьи, где находилась крепость Махрам. Едва только все силы армии были собраны в один кулак, генерал Перовский отдал приказ о подготовке штурма вражеского укрепления. Вскоре были развернуты двенадцать орудий, которые начали обстрел стен Махрама. В ответ из амбразур крепости заговорили пушки кокандцев, но хорошо пристрелянные орудийные расчеты быстро заставили замолчать орудия неприятеля. Как только крепостная артиллерия была приведена к молчанию, был дан сигнал к атаке, и два штурмовых батальона под командованием полковника Григорьева устремились вперед.
Укрывшись за каменными зубцами крепостной стены, кокандцы вели непрерывный ружейный огонь, отчего многие из русских солдат падали убитыми или ранеными. Однако это не остановило штурмующих. Под громкие крики «ура» они стремительно бежали на вражеское укрепление, грозно сверкая на солнце сталью штыков. С ходу преодолев заполненный водой ров, солдаты роты под руководством штабс-капитана Федорова бросились к крепостным воротам, взломали их и ворвались в кокандскую твердыню.
На стенах и внутри крепости завязалась ожесточенная рукопашная схватка, но, не выдержав штыкового боя, кокандцы были вынуждены отступить, оставив победителям свои пушки, которых, как оказалось потом, было двадцать четыре. Ворвавшийся вслед за солдатами Федорова батальон майора Ренау быстро очистил фасы крепости и, не дожидаясь подхода главных сил, принялся обстреливать кокандцев, отступающих к реке, из ружей и пушек. Бросая оружие и амуницию, враг стремительно отступил, оставив Махрам победителям.
Вместе с пехотой в штурме крепости приняла участие и русская кавалерия, противником которой вновь стала уже неоднократно потрепанная кокандская конница. Скопившаяся на правом фланге русских войск, она попыталась своей атакой сорвать штурм Махрама, но была быстро рассеяна русскими артиллеристами.
Заметив приближение врага, штабс-капитан Фролов смело выдвинул вперед несколько ракетных станков, огнем которых вызвал панику и замешательство в рядах нападавших. Воспользовавшись заминкой во вражеских рядах, ротмистр Крымов смело атаковал противника и обратил кокандцев в беспорядочное бегство.
Разгоряченный одержанным успехом, Крымов решил ударить во фланг отступающего противника, желая полностью разгромить его. Оставив полусотню казаков для прикрытия артиллеристов, ротмистр быстро подошел к махрамским садам, перейдя широкий и глубокий овраг. В это время со стороны Сырдарьи показались толпы покидавших крепость кокандцев с орудиями и значками.
Не раздумывая ни одного мгновения, Крымов приказал атаковать огромную толпу противника и первым врубился в середину кокандской пехоты. Этот смелый налет русской кавалерии вызвал панику в рядах солдат противника, которые, не оказав никакого сопротивления, бросились врассыпную.
Казаки Крымова преследовали бегущих кокандцев на протяжении десяти верст, безжалостно рубя неприятельских воинов. От полного истребления кокандцев спасло появление нового большого отряда с пушками и ружьями. Крымов вовремя оценил изменение в расстановке сил и, дав по врагу несколько выстрелов, благоразумно отступил. У кокандцев было не менее семи тысяч человек, а люди и лошади у русских были сильно утомлены.
Как потом оказалось, в крепости располагались главные силы кокандского хана общей численностью свыше тридцати пяти тысяч человек, под командованием главного визиря кокандского хана, Абдурахмана Амина.
Не менее громкий успех был и у подполковника Романовского, который с блеском одержал победу над бухарцами в Ура-Тюбе. Появление русских войск под стенами крепости было большой неожиданностью для противника. Только вчера был получен тайный приказ эмира напасть на непрошеных гостей азиатских песков, а сегодня русские уже сами стояли у стен крепости.
Бухарский эмир долго придерживался ранее достигнутой договоренности о своем нейтралитете в этой вой не, так как русское войско воевало только с правителем Коканда. Обе стороны достойно выполняли взятые на себя обязательства, но после взятия Ташкента позиция эмира сильно изменилась. Владыка Бухары поддался сильному нажиму со стороны представителя Британской Ост-Индской компании, сильно напуганного успехами русского оружия на Востоке. Усмотрев в действиях генерала Перовского прямую угрозу интересам Британии, мистер Кук стал активно сколачивать коалицию среднеазиатских владык, которые выступили бы против русских.
Первым пунктом его поездки была Хива, но там у него ничего не получилось. Хивинцы были очень напуганы появлением русской кавалерии на берегу Аральского моря. Выполняя приказ генерала Перовского, немногочисленные отряды казаков умело фланировали вдоль границы, вызывая волнения в Хиве. Жители ханской столицы хорошо помнили нападения русской вольницы на Хиву по прежним временам, и этого было вполне достаточно, чтобы отказать господину Куку в его просьбе.