לכוח שנערך מחדש הצטרפה תגבורת, פלוגת טנקים ופלוגת חרמ"ש, וכן פלוגה מגדוד 68 של חטיבת ירושלים, שהיה ערוך בסמוך. מח"ט "הראל" הורה לשלושה טנקים לתפוס את הגבעה הצפונית לגבעה הצרפתית ולירות משם על המוצב הירדני; הפלוגה מחטיבת ירושלים הסתערה על הגבעה הצרפתית, ואילו הכוח המתוגבר של חטיבת הראל הסתער שוב על גבעת המבתר. ואולם, שתי ההסתערויות הסתיימו בלא קרב: הכוח הירדני בגבעת המבתר נטש את המוצב לאחר הדיפת ההסתערות הישראלית הראשונה, נסוג לגבעה הצרפתית ומשם נסוג כל הכוח מזרחה. הכוחות הישראליים השלימו את ההשתלטות על שתי הגבעות עד השעה 12:00 - פחות מ-24 שעות לאחר תחילת ההתקפה של החטיבה בפרוזדור ירושלים. משימות חטיבת הראל הושלמו במלואן: נוצר קשר עם הר הצופים, וירושלים נותקה מצפון. על פי הנחיית אלוף הפיקוד הועברה פלוגה אחת של החטיבה לטובת חטיבה 55, ושאר החטיבה הופנתה צפונה, לכיבוש רמאללה בצירוף פלוגה מגדוד 62 בחטיבה 16.
שאלת כיבוש העיר העתיקה.
כבר מתחילת הלחימה בירושלים החלו שרים בממשלת האחדות הלאומית (שנקראה אז "ממשלת ליכוד לאומי") לפעול כדי להביא להחלטה על כיבוש מזרח ירושלים ואיחוד העיר. בראש הפועלים בנושא היו מנחם בגין, ששימש שר בלי תיק, ויגאל אלון, אז שר העבודה וסגן ראש הממשלה. בלילה שבין 5 ל-6 ביוני התקיימה ישיבת ממשלה מיוחדת במרתף הכנסת (בשל ההפגזות על העיר), ובה הסכימו כל הנוכחים כי ישנה הזדמנות היסטורית להשלים את איחוד ירושלים תחת שלטון ישראל. ההתלבטות שמולה עמדו השרים הייתה כפולה: היה ברור שעל הצדדים תיכפה הפסקת אש בתוך ימים ספורים, אם לא פחות, וישראל עלולה להחמיץ שעת כושר חד פעמית. מאידך, היה ברור שכיבוש ירושלים המזרחית ובעיקר המקומות הקדושים לאסלאם ולנצרות עלול להביא לחץ בינלאומי כבד על ישראל. חשש נוסף היה שקרב בתוך העיר העתיקה עלול להביא לפגיעה במקומות קדושים אלה, דבר שיגרום ביקורת חריפה מאוד על ישראל.
למרות התלבטויות אלה הסכימו כל השרים, כאמור, כי יש לכבוש את העיר העתיקה. שר הביטחון, משה דיין, לא נכח בישיבה, ולפיכך סיכם ראש הממשלה שדיין והרמטכ"ל, רב-אלוף יצחק רבין, יבדקו את אפשרות מימוש ההחלטה מן הבחינה הצבאית. לוי אשכול נפגש עם דיין עוד באותו לילה, יחד עם שר החוץ אבא אבן, יגאל ידין, ששימש יועצו הצבאי של ראש הממשלה. דיין התנגד להתקפה ישירה על העיר, מחשש לאבדות רבות ולנזק הרב שעלול להיגרם. הוא העדיף לכתר את העיר כדי שתיכנע.
בהתאם להחלטה זו של דיין נדחתה דרישתו של אלוף הפיקוד, עוזי נרקיס, להיכנס לעיר העתיקה כבר בבוקר 6 ביוני. בצהרי אותו יום ביקר דיין, בליווי נרקיס, בהר הצופים (לאחר שחטיבות הראל ו-55 חברו אליו במהלך הבוקר) וצפה אל העיר העתיקה; גם במעמד זה סירב דיין לבקשה חוזרת של נרקיס להיכנס לעיר העתיקה. בישיבה של ועדת השרים לענייני ביטחון שהתקיימה באותו יום בשעה 16:00 בתל אביב התקבלה עמדתו של שר הביטחון. בשל כך, הוחלט שהצעד הבא יהיה השתלטות על מתחם אוגוסטה ויקטוריה וכיבוש רכס הר הזיתים, משימה שהוטלה על חטיבה 55, לביצוע באותו ערב.
התלבטות במטה הכללי של צבא ירדן על נסיגה מהגדה המערבית.
בצהרי 6 ביוני הייתה כל ירושלים המזרחית שמחוץ לחומות בשליטת צה"ל, למעט שכונת אבו טור שנכבשה אחר הצהריים, ורכס הר הזיתים שנכבש למחרת (ראו להלן). בגזרות אחרות בחזית הירדנית הצליחה חטיבת קרייתי לכבוש את לטרון ולטפס לבמת ההר (החטיבה חברה לחטיבת הראל בשעות הצהריים ושתי החטיבות נעו צפונה לכיבוש רמאללה), ואילו בצפון השומרון הסתיים קרב עמק דותן בכיבוש ג'נין והאזור שסביבה על ידי צה"ל. שתי חטיבות השריון הירדניות נפגעו קשות; חטיבה 60 הופצצה על ידי חיל האוויר הישראלי, כאמור לעיל, וחטיבה 40 ספגה אבדות קשות בקרב בעמק דותן. נוכח השליטה האווירית המוחלטת של ישראל ועקב האבדות הקשות סבר גנרל עבד אל-מונעם ריאד שיש חשש אמיתי לגורלו של צבא ירדן, ולשלטונו של המלך חוסיין בכלל. ריאד האיץ במלך להגיע לאחד משני פתרונות: הפסקת אש מיידית, או נסיגה מהירה מהגדה המערבית.
חוסיין היה בין הפטיש לסדן: הוא חשש שנסיגה משטחי יהודה ושומרון עלולה לתת לגמאל עבד אל נאצר תירוץ להסיג את הצבא המצרי תוך כדי הטלת האשמה על ירדן; ואילו קבלת הפסקת אש עלולה להביא להתפרעויות של הפלסטינים בירדן ואף למרד בצבאו. מסיבה זו, חוסיין ניסה, בערוצים חשאיים, להביא להפסקת אש דה-פקטו, כלומר הפסקת הלחימה ללא הכרזה רשמית, אך ניסיונות אלה לא הצליחו.
הלחץ שבו היו נתונים חוסיין וריאד לא היה מחויב המציאות; הצבא הירדני לא התמוטט, ועדיין החזיק ברוב שטחי יהודה ושומרון. ייתכן שלו הייתה הצמרת הירדנית מחליטה להחזיק בעמדותיה היה הצבא הירדני מצליח להחזיק מעמד עד להפסקת האש. ואולם, תחושת המשבר החריפה שהייתה בצמרת הצבא המצרי (והביאה גם שם לנסיגה חפוזה ולא מסודרת) עברה גם למטכ"ל הירדני. אחר הצהריים של ה-6 ביוני הורה ריאד על נסיגה מן הגדה המערבית. קצינים ירדניים בכירים חלקו על ריאד, ולאחר ויכוח הוחלט להסיג את הכוחות הירדניים למערך עורפי, אך לא לסגת לגמרי מהגדה המערבית. חלק מן הכוחות הירדניים לא נסוגו מיד; גדוד 31 של חטיבת החי"ר ה-27 הירדנית, חטיבת האימאם עלי, לא ביצע מיד את פקודת הנסיגה ונותר במשך הלילה בעמדותיו ברכס אבו דיס. בשל כך, למרות פקודת הנסיגה עדיין היו בירושלים וסביבתה כוחות ירדניים משמעותיים.
יום שלישי, 6 ביוני, אחר הצהריים: חטיבת ירושלים כובשת את אבו תור.
החל משעות הבוקר 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; כאמור לעיל, הגדוד סייע לחטיבת הראל בכיבושם במהלך הלילה הקודם. כדי להעביר את הגדוד לאבו טור היה צורך להעביר גדוד חי"ם למוצבי הרדאר כדי שיתפוס את העמדות שהחזיק גדוד 163. חיילי הגדוד הוסעו לעין כרם, אך הסתבר שאין אמצעי תחבורה להעביר את הגדוד משם לאבו טור, והחיילים נאלצו לעשות את הדרך ברגל עד למושבה הגרמנית. שעת פתיחת ההתקפה נקבעה לבסוף ל-15:00.
על קו הגבול באבו טור 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. כל פלוגה בגדוד הייתה אמורה לתקוף עמדה אחת, במקביל.
פלוגה ג' תקפה בשעה 15:00 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") 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 בשם מנחם הספרי 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' על העמדה, כבשה אותה, והחלה בהשתלטות על 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 . פלוגה ב', 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 של גדוד השריון הפיקודי שחיפו על ההתקפה מארמון הנציב ודרך עין רוגל בפאתי אבו טור הצפוניים וירו על העמדות הירדניות בהר ציון, ארטילריה ויחידת צלפים של החטיבה.
בשעה 18:00 הושלם כיבוש אבו טור. 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.
יום שלישי, 6 ביוני, ערב, ויום רביעי, 7 ביוני, בוקר: חטיבת הצנחנים 55 כובשת את מתחם אוגוסטה ויקטוריה.
כאמור לעיל, שר הביטחון משה דיין הכריע נגד כניסה לעיר העתיקה, וקבע שיש לכתר אותה עד לכניעתה. בשל כך, היעד הבא של פיקוד המרכז היה כיבוש רכס הר הזיתים, ובפרט מתחם אוגוסטה ויקטוריה שבראשו. השתלטות על הרכס הייתה מנתקת את ירושלים העתיקה ממזרח ובכך משלימה את כיתורה, לאחר ניתוקה מדרום ומצפון ביממה הקודמת. המשימה הוטלה על חטיבה 55, בסיוע פלוגת טנקים של חטיבת הראל. חטיבה זו הופנתה, כאמור לעיל, לרמאללה, אך על פי הנחיית אלוף הפיקוד הועברה פלוגה אחת תחת פיקוד חטיבה 55.