בשעה 15:15 נפרץ שער מתחם הארמון על ידי הטנקים. רוב הכוח התוקף המשיך לגבעה מזרחית לארמון, שנקראה "גבעת האנטנה" ובהמשך מוצב 'הצומת' ששלט על הדרך לבית לחם. רק כוח קטן של הסיירת בפיקוד יוסי לנגוצקי נכנס אל הארמון עצמו. הכוח כבש את הארמון, וחבר לאנשי האו"ם שהיו באחד מחדריו. פלוגה ה' מגדוד 161 נעה רגלית מחוות הלימוד ונתקלה באש מהחורשה המערבית של הארמון וסבלה נפגעים. הכוח המשיך במשימתו כבש את החורשה שממערב וממזרח לארמון ביחד עם חיילי הפלס"ר. על חלקו בלחימה בחורשה וגילויי נחישות ואומץ לב קיבל זרח אפשטיין, חייל בסיירת, את עיטור העוז. אפשטיין המשיך להצטיין בקרב גם בכיבוש מוצב הפעמון. המג"ד אשר דר נפצע פעמיים במהלך הקרב אך המשיך בנחישות ובכישרון לפקד על הכוחות ולהוביל את ההתקפה. על כך קיבל את עיטור העוז.
על השלוחה שמדרום לארמון הנציב היה מוצב שנקרא על שם צורתו מן האוויר, מוצב "הנקניק" (המוצב הקביל פחות או יותר לחלקו העליון של רחוב עולי הגרדום בשכונת תלפיות מזרח של היום). המוצב היה באורך כ־1,000 מטר עם תעלות ועמדות מדופנות ומאויש על ידי פלוגה ירדנית. המג"ד דר הורה לחיילי הסיירת שלא השתתפו בכיבוש הארמון וכוח מפלוגה ה' לכבוש את המוצב. בשעה 16:00 החלו חיילי הסיירת בהתקפה על המוצב שהיה מוגן על ידי פלוגה ירדנית אחת ובה כ-60 חיילים. המוצב נבנה כדי להדוף התקפה ממערב ולא מצפון, ולכן הצליחו חיילי הסיירת לכבוש את המוצב בתוך כשעה, ללא אבדות. לירדנים היו כ-35 הרוגים. על הנחישות והדבקות במשימה של כיבוש הנקניק קיבלו שני לוחמים את אות המופת, סגן דני בכרך וטוראי יוסי אוחנה. לפי עדות מפקד הגדוד הירדני עווד, הפלוגות הירדניות מהארמון ו'הנקניק' נסוגו עם אבדות כבדות (כמאה הרוגים ופצועים) לבית לחם.
תוך כדי כיבוש מוצב "הנקניק", אישר המטכ"ל גם את כיבוש מוצב "הפעמון" והכפר צור באהר. המג"ד דר ארגן כח של שלושה טנקים, חמישה זחל"מים ושני ג'יפי תול"ר בפיקוד לנגוצקי, והחל לנוע דרומה בכביש אל צור באהר בשעה 18:20 לאחר עיכוב מהפיקוד של שעתיים. במקביל, הורה מח"ט 16, אל"ם אליעזר אמיתי, לגדוד 62 של החטיבה לנוע לרמת רחל ולהסתער משם על מוצב הפעמון. אולם הגדוד היה בהר הרצל, ומכיוון שלא היו לו אמצעי תחבורה, נאלצו חיילי הגדוד לנוע מהר הרצל לרמת רחל ברגל והיה עיכוב בביצוע.
הכוח של המג"ד דר נע בכביש המפותל ממוצב הנקניק דרומה. בדרך סטה אחד הטנקים מן הדרך והידרדר לוואדי. תותחן הטנק, אליהו גואטה נהרג בהתהפכות, ושאר אנשי הצוות נפצעו. למרות זאת המשיך הכוח של דרייזין דרומה. הכח כבש במהירות את הכפר, והסתער על מוצב "הפעמון" ממזרח באור אחרון. בעקבות תצפית מוקדמת איתר דר את פתח התעלה האחורית של המוצב ושלח את החיילים הישראליים לתקוף את המוצב מאחור, ממזרח, הכיוון היחיד שממנו לא היה מוגן. חלק מכוחות הסיירת התעכב בכפר וכוח מצומצם בראשות לנגוצקי פרץ לתעלות וכבש אותן. המוצב נכבש במהירות עד שעה 19:30. במהלך הטיהור נהרגו חמישה לוחמים מהכוח ו- 25 חיילים ירדניים. גדוד 62 פרץ את שדה המוקשים ממערב למוצב 'הפעמון' וחבר לכוח של דר בשעה 22:00. על גילויי המנהיגות, האומץ והלחימה הבלתי מתפשרת בקרב הפעמון קיבל יוסי לנגוצקי את עיטור המופת.
במשך הערב החליפה פלוגה ב' את פלוגה ה' בחורשה מצפון לארמון. למחרת בבוקר קיבלה הפלוגה התקפת נגד מאש טנקים ירדנית עם נפגעים רבים. פלוגה ד' שירדה מהקו העירוני מחליפה את פלוגה ב'. פלוגה ג' נכנסה למוצבי 'הנקניק'. פלוגה א' כובשת את מוצב טבליה (גבעת המטוס) בהתקפה מתואמת עם גדוד 62.
כיבוש מוצבי הרדאר.
אור ל-5 ביוני 1967, במקביל לפעילות חטיבה 10 בכיבוש שייך עבדול עזיז ומוצבי הרדאר, הופעל גדוד 163 של חטיבת ירושלים, בפיקוד סא"ל מיכאל פייקס. הגדוד היה ערוך להגנה באותה גזרה ממבשרת ירושלים עד שער הגיא והיה מיועד לבצע מחטף על המוצב הירדני השייך עבדול עזיז. מפקדת הגדוד הייתה במבנה משטרת אבו גוש. עם כיבוש שייך עבדול עזיז ותכנון הכיבוש של מוצבי הרדאר על ידי חטיבה 10 ביקש מג"ד 163 לקחת חלק בהתקפה. פלוגה של הגדוד הסתערה על מוצב רדאר 3, כחלק מהתקפה כוללת על מוצבי הרדאר של חטיבה 10, והשתלטה עליו עד השעה 22:00. השלב הראשון של ההבקעה בגזרה זו הסתיים בשעה 2:00 לפנות בוקר. לקראת בוקר ה-6.6 הוסע הגדוד להתארגנות לעין כרם ומשם למושבה היוונית בירושלים כהכנות להתקפה על אבו טור.
כיבוש אבו תור.
החל משעות הבוקר של ה-6.6.67 הוחל בהכנות לכיבוש שכונת אבו תור, שמדרום לעיר העתיקה. אלוף הפיקוד הטיל את המשימה על החטיבה הירושלמית, ומטרתו הייתה להדק עוד יותר את כיתור העיר ולמנוע מצב של היווצרות מובלעת אם יוחלט על הפסקת אש. אלוף-משנה אליעזר אמיתי, מפקד החטיבה, החליט להפעיל למשימה זו את גדוד 163, בפיקוד סגן-אלוף מיכאל (מיכה) פייקס. ואולם, היה צורך להעביר את הגדוד מאזור מוצבי הרדאר, ליד מבשרת ירושלים לעין כרם ולמזרח ירושלים; שעת פתיחת ההתקפה נקבעה ל-15:00.
על קו הגבול באבו תור חלשו ארבע עמדות ירדניות. הן נקראו על ידי הישראלים, מדרום לצפון, עמדות "לולב", "אריה", "בית המחלקה" ו"בית התריסים הצהובים". מול עמדות "לולב" ו"אריה" הירדניות היו עמדות ישראליות, בעלות שם זהה. הקו העירוני היה לאורך רחוב עשהאל של היום. עמדת "לולב" הישראלית הייתה בבית הנמצא ברחוב נעמי 21; עמדת לולב הירדנית הייתה כ-30 מטר ממנה, במורד ההר. עמדת "אריה" הירדנית הייתה ברחוב עשהאל 16, והישראלית מולה, בתוך מתחם הכנסייה היוונית האורתודוקסית. העמדה שנקראה "בית המחלקה" נמצאת ברחוב עין רוגל 9. ועמדת "בית התריסים הצהובים" נמצאת ברחוב המלאך בלבן - רחוב קטן היורד מרחוב המפקד לכיוון גיא בן הינום.
כל פלוגה בגדוד הייתה אמורה לתקוף עמדה אחת, במקביל. מחלקת טנקים סייעה באש מרכס חוות הלימוד ומדרך עין רוגל בצפון אבו טור. פלוגה ג' בפיקוד משה חביב תקפה בשעה 15:45 את עמדת "לולב", העמדה הירדנית הדרומית ביותר. העמדה הותקפה על ידי כוחות הקו בשני טילי (מטעני) ל' עוד ביום הראשון למלחמה ונהרסה. הכוח הישראלי איגף את העמדה מדרום, וכבש אותה. המ"פ הורה על המשך התקדמות לכיוון עמדה נוספת, עמדת "הלשון", שהייתה ממוקמת כ-300 מטרים ממזרח, ואולם, עם המשך ההסתערות נתקלו החיילים הישראליים בצלף ירדני. זה הצליח להרוג חמישה מחיילי הפלוגה עד שאותרה עמדתו, והוא נהרג.
במקביל לתקיפת עמדת "לולב" תקפה פלוגה ה' ("הפלוגה המיוחדת") בפיקוד יעקב אבן את עמדת "בית המחלקה", העמדה השנייה מצפון. כבר בשלב ההיערכות לתקיפה נפצעו כמה מחיילי הפלוגה מהפגזה ירדנית. עם תחילת ההתקפה פרצו חיילי מחלקת החוד שתי גדרות בעזרת בונגלור, ואולם הסתבר להם שישנה גם גדר שלישית, שלא היו בידיהם אמצעים לפריצתה, ולכן נשכב אחד מהחיילים על הגדר ושאר הכוח עבר עליו. צליפות מהר ציון הסבו לפלוגה מספר רב של פצועים, ביניהם המ"פ, ואולם הכוח הצליח להשלים את משימתו תוך שימוש במיסוך עשן.
התקיפות על שתי העמדות הנוספות החלו באיחור. התקיפה על עמדת "אריה" הירדנית החלה בהפעלת מטען ל', שגרם לעמדה הירדנית (בנוסף למטען ל' שנורה אל העמדה ביום הראשון של המלחמה) נזק כבד ונפגעים רבים. מיד לאחר מכן הסתערה פלוגה ד' בפיקוד אלי קדר על העמדה, כבשה אותה, והחלה בטיהור הבתים שבין עמדת "לולב" הדרומית ועמדת "בית המחלקה". במהלך הקרב הצטרף חפ"ק המג"ד לכוחות המסתערים; בהיתקלות עם חיילים ירדניים שניסו לסגת נהרג המג"ד, סא"ל מיכאל פייקס.
פלוגה ב', בפיקוד עוזי ילובסקי, שנועדה לתקוף את העמדה הצפונית ביותר, "בית התריסים הצהובים", ספגה אש כבדה כאשר נערכה להתקפה ליד בית המדפיס הממשלתי, בדרך חברון. 4 חיילים נהרגו ורבים נפצעו, וההתקפה התעכבה ב-45 דקות. למרות האבדות הצליחה הפלוגה לכבוש את יעדה, בסיוע טנקים מרכס חוות הלימוד שירו על העמדות הירדניות באבו תור והר ציון, ארטילריה ויחידת צלפים של החטיבה.
בשעה 18:00 הושלם כיבוש אבו תור. הקרב היה קשה במיוחד, גם בשל העובדה שהירדנים ציפו להתקפה וידעו מה יהיה הכיוון ממנה תבוא. 17 חיילים ישראלים נהרגו בקרב. הירדנים איבדו כ-50 חיילים, ושאר הכוח נסוג מזרחה.
כניסת חטיבת ירושלים לעיר העתיקה ודרום הגדה המערבית.
לפנות בוקר ה-7.6.67 הודיע מפקד העיר הירדני עטא עלי הזאע לחייליו המגנים על שערי העיר העתיקה שבידם הבחירה אם להישאר בעמדותיהם או לסגת לכיוון יריחו. מרבית המפקדים והחיילים העדיפו לסגת. בבוקר בסביבות השעה 10 נכנס חפ"ק מח"ט 55 דרך שער האריות ופנה להר הבית. גדוד 163 מהחטיבה הירושלמית נכנס לעיר העתיקה דרך שער האשפות לאחר שעבר דרך הר ציון הירדני ללא קרב. הגדוד היה בפיקוד מפקד הגדוד החדש, יוסף ברוש (כאמור לעיל, המג"ד הקודם, מיכאל פייקס, נהרג ביום שלפני כן בעת כיבוש אבו תור). פלוגה ד' בפיקוד אלי קדר נכנסה לעיר ופנתה מערבה לרובע היהודי והרובע הארמני. פלוגה א' נתקלה באש ליד שער האשפות ושיתקה את מקורותיה. היא נעצרה בדרכה ברובע המוגרבים בגלל החשש מהתקלות ללא תיאום עם כוח הצנחנים. פלוגה ב', בפיקוד עוזי ילובסקי, הייתה פלוגת העתודה. לפני כניסת כוחות גדוד 163 נכנסה פלוגת צנחנים מגדוד 71 דרך שער האשפות והמשיכה בתנועה להר הבית.