Auf Santa Annas Bitten hin wurde ein Waffenstillstand vereinbart, um die Friedensverhandlungen wieder aufzunehmen. Nach zwei Wochen wurden die Verhandlungen ergebnislos abgebrochen und Scott nahm den Angriff auf Mexiko-Stadt wieder auf. Das Schloss Chapultepec schützte den westlichen Zugang zur Stadt und musste als erstes eingenommen werden. Am 8. September wurde zur Vorbereitung die Kanonengießerei El Molino del Rey eingenommen. Am Morgen des 13. Septembers begann der Angriff auf Chapultepec. Das Schloss fiel schnell und General Scott befahl sofort den Angriff auf die Stadt. Bei Einbruch der Nacht hatten die US-Truppen zwei Stadttore unter ihre Kontrolle gebracht. Nach Häuserkämpfen kapitulierte die Hauptstadt am 14. September. Am 16. September trat Santa Anna von seinem Amt als Präsident zurück und verließ Mexiko.