九月十五日晨，天理教徒分作東西兩路，東路在首領陳爽、陳文魁帶領下進攻東華門，西路在劉第五、祝現(xiàn)等帶領下進攻西華門。日方晡時(下午3點至5點之間)，來到東華門的天理教徒由于和往宮中送煤的人發(fā)生了爭執(zhí)，一名天理教徒脫衣露刃，送煤人急聲呼喊，被守門清軍聽見，急忙關閉宮門。天理教徒見勢不妙，即刻抽出戰(zhàn)刀，徑直沖入門內(nèi)。結果只沖進了陳爽等數(shù)人，大門就已關閉，陳文魁和大部分教徒則被擋在門外，被迫分散，各自出城隱匿起來。陳爽等在太監(jiān)劉得財、劉金引導下，于協(xié)和門與清軍展開激戰(zhàn)。禮部侍郎覺羅寶興命人關閉景運門，入告皇次子旻寧(即后來的道光帝)，旻寧慌忙下令取撒袋、鳥槍、腰刀迎戰(zhàn)。

攻打西華門的天理教徒在太監(jiān)楊進忠的接應下，全隊五六十人順利沖進門內(nèi)，迅速關閉城門，以拒官軍;又爬上城樓，插上白旗，以號召城外的天理教徒。接著有一部分天理教徒向皇帝居住的養(yǎng)心殿進發(fā)，他們打著“大明天順”“順天保民”的小白旗，由太監(jiān)高廣幅等引路，很快打到了隆宗門一帶。此時隆宗門已關閉，天理教徒搶下門外擺放的弓箭，向門內(nèi)施放起來。

至今隆宗門匾額右上方遺留的一支箭頭，很可能就是他們所射。另一部分天理教徒也打到文穎館、尚衣監(jiān)等地，與清軍展開了激烈的白刃戰(zhàn)。

天理教徒攻進紫禁城，使清統(tǒng)治者猝不及防，亂作一團，旻寧與幾個親王倉皇迎戰(zhàn)。這時幾個天理教徒已翻越宮墻來到養(yǎng)心殿附近，旻寧慌亂中用鳥槍擊斃兩名教徒。禮親王昭梿、莊親王綿課聞變后，臨時調來千余名火器營兵，趕至隆宗門下，與天理教徒展開激戰(zhàn)。天理教徒雖拼命抵御，但因力量懸殊，寡不敵眾，很快即被打散，劉第五、祝現(xiàn)等人跳城逃脫，未能沖出城的天理教徒也在慌亂中分別潛伏于宮中各處，繼續(xù)堅持戰(zhàn)斗。

天理教首領李五在清軍搜捕時，挺刀“與官兵格殺，被傷甚重，是夜斃焉”。有一位天理教徒在嘉慶二十二年(1817)被捕后回憶當年在紫禁城內(nèi)的戰(zhàn)斗情形時說：“我藏在夾道子里，只見一個頭戴水晶頂大花翎子的官員，向一個白布纏頭拿刀的追趕，那官員趕上，踢掉刀子，就用腰刀將他殺了。我因同教的人被殺，就上前拾起刀子，把他砍倒……我是習教弟子，一秉至誠，死而無怨。”這些都表明了天理教徒起義時的奮不顧身、視死如歸。

與天理教徒的頑強斗爭精神形成鮮明對照的是清統(tǒng)治者的驚慌之態(tài)。宮廷內(nèi)的后妃、皇子以及顯貴大臣、武將勛戚等，平時作威作福，神氣十足，然而紫禁城內(nèi)的驚人之變，猶如晴天霹靂，嚇得他們魂飛魄散，盡成驚弓之鳥，紛紛逃離紫禁城。

直至九月十七日，皇親國戚以及大臣、兵丁還心神未定，遇有動靜，草木皆兵。

九月十六、十七兩日，清軍在宮門內(nèi)大肆搜索，擒獲30多個天理教徒。十七日早，由于叛徒告密，坐鎮(zhèn)大興黃村的天理教首領林清被捕。至此，天理教在京城的反清起義以失敗而告終。