クイットマン師団は、メキシコ軍テレス将軍とガレイ大佐が3門の大砲で守る「ベレン門」に向かってベレン舗道を下り、一方ワース師団は、メキシコ軍のランゲル将軍の歩兵旅団（グラナデロス大隊、第1軽連隊、第3系連隊の一部（エチェガレイ中佐））が3門の大砲と榴弾砲で守るさらに北の「サン・コスメ門」に向かってベロニカ舗道を進んだ。クイットマン隊は単にシティに対する陽動攻撃を意図されていたが、その全師団を前進させて守備陣を突破させた。サンタ・アナは怒りに任せてベレン門に到着し、前線指揮官を解任した。一方ワース師団はメキシコ軍騎兵隊の攻撃を撃退した後でメキシコ軍に対しては緩りとした出発になった。ワースがサン・コスメ門に到着した時、メキシコ軍守備隊の準備が不十分であることが分かったが、メキシコ軍守備隊はその門が落ちるまでにかなり善戦した。ユリシーズ・グラント中尉がワース隊前面の舗道に沿って活路を見出し、近くの教会の鐘楼に大砲を運び上げることに貢献した。この地点からグラントは下の守備隊を砲撃した。戦闘が全ての前線で下火になり、両方の門が落ちた時、メキシコ軍は市内に後退した。メキシコ軍が守っていた他の門としては、M・マルティネス将軍と大砲10門のサン・アントニオ門、国防軍と大砲2門のニーノ・ペルディド門、および小さな歩兵派遣部隊に守られていたサン・ラザト、グアダルーペ、ビレホの各門があった。
メキシコシティに対する主力攻撃は数日後の9月12日となった。メキシコシティは当時メキシコ軍士官学校として使われていたチャプルテペク城が守備の一翼を担っていた。スコットは12日の終日砲撃を加えた後で歩兵による襲撃を行わせることとした。翌9月13日、ジョン・A・クイットマンの第4師団がチャプルテペク城に対する攻撃の先鋒となりこれを落とした。後にアメリカ連合国の将軍になったジョージ・ピケットやジェイムズ・ロングストリートもこの攻撃に参加した。メキシコ軍守備隊に加わっていたのは士官候補生たちであり、後にロス・ニーニョス・エロエス（英雄的士官候補生）として記念されることになった。メキシコ軍はチャプルテペク城から撤退し、メキシコシティ内に退いた。
9月8日、メキシコシティに向けた戦いが始まった。スコットはメキシコシティ郊外約2マイル (3 km) 以上の所にある「モリノ・デル・レイ」（王の工場）に大砲の鋳造所があると考えた。スコットはウィリアム・J・ワース将軍の第1師団を派遣して、その鋳造所の占領と破壊を行わせることにした。ワースはチャプルテペク城を攻撃範囲に含めたいと考えたが、スコットがこれを拒否し、スコットとワースの間の苦々しいライバル関係が始まった。その結果として起こった戦闘では両軍とも大きな損失を出し、ワース隊がメキシコ軍を追い出し、チャプルテペクの部隊とは分離させた。この戦闘でアメリカ軍には意義ある軍事的利益を生まなかった。
メキシコ中央でのアメリカ軍の作戦はメキシコシティの占領を目指していた。3月にベラクルスの港を包囲して陥落させたことで、ウィンフィールド・スコット将軍は1つの基地を確保でき、内陸に進軍してセルロ・ゴードの戦いでメキシコ軍大部隊を破った。チュルブスコの戦いでメキシコ軍を壊走させると、スコット軍は目標とするメキシコシティまでわずか5マイル (8 km) を残すのみとなった。セルロ・ゴードやチュルブスコでは敗れたものの、アントニオ・ロペス・デ・サンタ・アナ軍は無傷で残っており、スコット軍の勢力を上回っていた。
復活を期した1989年、ツール・ド・フランスに先立って参戦したジロ・デ・イタリアでもレモンは総合47位と振るわず、総合優勝を果たしたローラン・フィニョンの遥か後塵を拝することとなった。しかし、最後の個人タイムトライアルでは2位と健闘し、復活の兆しも見せつつはあった。なおフィニョンも1983年と1984年に2年連続でツール・ド・フランスを連覇した後に負傷などで低迷し、「勝てない王者」などと呼ばれるようになっており、レモンより一足先に復活を果たすこととなった。ルノー・エルフ時代にはチームメイトでもあり、同じくベルナール・イノーのアシスト役を担っていたレモンとフィニョンは、人間関係においては決して良好ではなかったが、選手としては互いに一定の敬意を払い合っており、また負傷と低迷から復活を期す者同士としての共感も抱き合っていた。1989年のツール・ド・フランスで、レモンは37もの散弾片を体（いくつかは心臓のそば）に残したまま、20位以内を目標にした。直前のジロ・デ・イタリアでの不振、また所属チームも弱小のADRボテッキアということでレース前の前評判は低かった。しかしレースが始まってみると、得意のタイムトライアルで好成績を残すと共に、アシスト陣が非力な為に苦戦が予想された山岳ではフィニョンのスーパーUチームのアシストを借りる巧みな「間借り作戦」で上位をキープし続け、最終ステージ、パリでの個人タイムトライアル時点で、レモンは総合2位。ローラン・フィニョンにタイム差+50秒で迫っていた。レモンは当時最新のエアロバーバイクでタイムトライアルに臨み、フィニョンにこのステージで逆転。総合で8秒差でマイヨ・ジョーヌを奪い、個人総合優勝を果たした。ちなみに最終ステージでレモンがマークした平均時速54.545kmは距離20km以上の個人タイムトライアルの最速記録として現在も残っている。数週間後、さらにレモンは世界選手権プロロードレースで、最後のゴールスプリントを制し、2度目の優勝を果たす。レモンは自転車選手として初めて、『スポーツ・イラストレイテッド』誌の1989年度スポーツマン・オブ・ザ・イヤーの栄誉に輝いた。翌1990年のツール・ド・フランスにレモンは移籍したZチームのエースとして、前年の世界選手権優勝者としてマイヨ・アルカンシェルジャージを着て臨んだ。序盤はライバル達のマークに苦しみ、先行したクラウディオ・キアプッチ、スティーブ・バウアー、チームメイトの、ロナン・パンセックらに大きく出遅れてしまった為にレース中、監督命令によって一時的にエースから降格し、その時点でマイヨ・ジョーヌを獲得していたパンセックのアシストに回る状況にもなった。レモンはチームオーダーに従いパンセックのアシストしながらも、第12ステージ個人タイムトライアルで地道にタイム差を縮め、またパンセックがこの時点でマイヨ・ジョーヌを失ったこともあって、その後エースに復帰、最終日前日の個人タイムトライアル開始時点では首位のクラウディオ・キアプッチに対して5秒差の2位にまで順位を戻していた。結局一度もステージ優勝はできなかったが、前年同様最終の個人タイムトライアル(この年は最終日前日)でマイヨ・ジョーヌを獲得し自身3度目の総合優勝を果たした。