2004 yılı 31 Mart günü yaşanan ölümler büyük tepki toplayacaktır. Blackwater silahlı özel güvenlik şirketine mensup 4 Amerikalı direnişçiler tarafından pusuya düşürülecek ve öldürülecektir. Olayın sorumlularının bulunması ve şehirde denetim sağlanması için başlatılan harekât ise başarısız olacaktır. Çatışmalar ateşkesle sona erse de taraflar yeniden başlaması kesin olan muharebeye hazırlanmaya başlarlar.

Ateşkesin koşullarına göre silah bırakarak şehirden ayrılmasına izin verilen direnişçiler zamanla bölgenin kontrolünü sağlayan Irak birliklerine sızarak ve toplumun desteğini de alarak Felluce’de yeniden hakimiyetlerini kurarlar. 2004 yılı yaz aylarında bölgedeki ABD askeri ve sivil hedefleri direnişçilerin saldırılarına hedef olmaya devam eder. Bu dönemde sınırlı çarpışmalar yaşanır.

Ekim ayına gelindiğinde Irak Geçici Yönetimi Başbakanı İyad Allavi Felluce’deki direnişçiler hakkında keskin konuşmakta ve bölgenin direnişçilerden temizlenmesi gerektiğini açıkça dile getirmekteydi. 2 Kasım 2004 tarihindeki Başkanlık seçimlerinde George W. Bush’un yeniden seçilmesinin ardından ABD Ordusu saldırıya hazırlanır.

Ekim ayında şehre yapılacak saldırıda kullanılacak birliklerin görevlerini devralmak için Birleşik Krallık birlikleri görevlendirilir. Birleşik Krallık askerleri şehirdeki ilk çatışmalara katılmayacaktır. Harekâttan önce Felluce ablukaya alınarak şehre giriş çıkış denetime tabi tutulur. Sivil halka çağrı yapılarak şehri boşaltmaları istenir. Bu çağrıya uyan Fellucelilerin 50-60 bin civarında olduğu tahmin edilmektedir. Şehir üzerinde insansız hava araçlarıyla yapılan keşiflerle belirlenen yerler topçu birlikleri ve hava saldırılarıyla vurulmaya başlanır. Şehre saldırının olacağını önceden tahmin eden direnişçiler şehrin her yerine çok sayıda tuzak, bomba düzeneği ve mayın yerleştirmiştir. Şehirdeki dirençiler çok çeşitli geçmişlerden geldiği düşünülmektedir. Bunlar arasında Saddam Hüseyin rejimi dönemindeki ordu ve devlet mensupları, gönüllü yabancı savaşçılar ve direnişçilere destek veren Felluceliler sayılabilir. Ayırt edici bir üniforma giymedikleri için direnişçilerin tam sayısı bilinmemekle beraber sayılarının 5-6 bin civarında olduğu düşünülmektedir. ABD Ordusu şehirden sivillerin ayrılması çağrısı yaptıktan sonra geleneksel kabul edilen uluslararası savaş kurallarını bir yana bırakarak direniş gösteren her binanın vurulmasını ve direniş gösteren herkesin doğrudan öldürülmesini içeren bir anlayış benimsemiştir. Şehir "Fire Free Zone" (Türkçe: Serbest Atış Bölgesi) ilan edilmiş ve özellikle tarafsız basın muhabirlerinin şehirden haber alması, yayın yapması engellenmiş, sadece iliştirilmiş gazetecilerin varlığına izin verilmiştir.

Muharebe sırasında cephede yaklaşık 15 bin ABD askeri görev almış Birleşik Krallık askerleri çatışmalara katılmamıştır. Yeni kurulan ve Geçici Hükümete bağlı Irak Ordusu ise yaklaşık 2 bin askerle muharebeye katılsa da belirleyici çatışmalara katılmamıştır.

Muharebeler 7 Kasım gece saatlerinde ve 8 Kasım gününün ilk saatlerindeki yoğun topçu ateşiyle başlar. ABD topçuları 155mm top mermileri ve 120mm M1 Abrams tank toplarıyla direnişçilerin bulunduklarını düşündükleri mevkilere saldırırlar. Bu saldırıyla eş zamanlı olarak F/A-18 Hornet ve C-130 Hercules savaş uçaklarıyla hava saldırıları başlatılır. Bombardımandan sonra ABD Deniz Kuvvetlerine bağlı piyadeler şehre girer. 4 bin askerden oluşan birinci görev kuvvetini oluşturan 1. ve 5. Taburları Jolan bölgesini demiryolu hattı boyunca ilerler. İkinci görev kuvvetini oluşturan 3. ve 8. Taburları ise kuzeydoğudaki Al-Askari bölgesini işgal eder. Şehrin güneyi de 1. Zırhlı Tümen tarafından tutulur. Mevzilenmiş olan direnişçiler ilerleyen birliklere zayiat verdirse de ilerleyişi durduramaz. İlk direnişin kırılmasından sonra bahriyeliler şehrin merkezine doğru ilerler. Batıda ise muharebenin ilk gününde şehirdeki hastane ile Fırat Nehri üzerindeki iki köprü 3. Zırhlı Tümeni tarafından ele geçirilir. Muharebe başlangıcından itibaren şehirde kalan sivillerin tüm altyapı ihtiyaçları karşılanma hale gelir. Şehirde elektrik ve su şebekeleri çalışmaz haldedir ve kentte yiyecek sıkıntısı başgösterir. Hastane, sağlık ocağı gibi kurumlar sağlık personeli yokluğundan çalışmaz haldedir. Ambulanslar tahrip edilmiş ve hastalar kaderlerine terk edilmiştir. Şehirdeki muharebe sürerken ABD birlikleri psikolojik savaş kapsamında şehrin her yanına rahatsız edici derecede yüksek sesle rock grubu AC/DC’nin şarkılarını yayınlamaktaydı.

Muharebenin ikinci gününde ABD birlikleri şehir merkezindeki Hatra Muhammadia Camii’ne kadar ilerler. Camii ve çevresi saatler süren yoğun ve kanlı çarpışmalara sahne olur. Camiinin alınması sırasında 8 ABD askeri hayatını kaybeder. Camiinin alınması General George W. Casey Jr. tarafından muharebenin en zorlu harekâtı olarak tanımlanacaktır. Buranın alınmasındna sonra birlikleri batıya ilerleyerek Fırat Nehri üzerindeki köprülerle temas kurar. Bu aşamada Pentagon’a göre Felluce’nin üçte biri ABD denetimindedir. Irak Geçici Hükümeti bu aşamada şehrin valisi olarak General Abdel Qader Jassim Mohammed’i atar. Şehre karşı başlatılan saldırının durdurulmasını isteyen direnişçiler Allavi hükümetinin üç üyesini kaçırarak saldırıların iki gün içinde durdurulmasını talep ederler.

Muharebenin üçüncü gününde de yoğun çatışmalar devam eder. ABD birlikleri şehrin güneyine doğru ilerlemeye başlarlar. ABD resmî kaynaklarına göre artık şehrin %70’i denetim altındadır. Ayrıca ABD birlikleri şehrin kuzeyindeki otoyolda da tam denetimi sağlamıştır. Felluce’deki iliştirilmiş gazeteciler çarpışmaların yoğun yaşandığı bölgelerden korkunç haberler aktarır. Buna göre sokaklar direnişçiler ve sivillerin cesetleriyle doludur. Aç kalan başıboş köpeklerin cesetleri yediği bildirilmiştir.

Çarpışmaların dördüncü gününde şehrin sanayi bölgesine giren ABD birlikleri burada olağanüstü direnişle karşılaşır. Az sayıdaki direnişçi grupları burada ABD işgalci kuvvetlerinin ana gövdesini saatlerce durduracaktır. Günün sonunda bölge büyük oranda ABD’nin eline geçse de ilerleme hızı azalacaktır. Açıklanan raporlarda bugüne dek 18 ABD askerinin öldürüldüğü ve 164 askerin de yaralandığı belirtilir. Şehrin ele geçirilen kısımlarında yapılan ev aramalarında direnişçilerin silah ve mühimmat deposu olarak kullandığı yerler keşfedilir. Direnişçiler tarafından kaçırılan bazı yabancıların bu gibi evlerde idam edildiği ve kayıt altına alındığı da iddia edilmiştir.

12 Kasım Cuma günü harekâtın ikinci aşaması başlatılır. ABD işgalindeki alanda askerler ev ev aramalar yapacak ve saklanan direnişçileri bulmaya çalışacaktır. Şehirde denetimi sağlamaya çalışan birlikler güneye inmeye devam eder. Bu sırada Felluce halkının muharebe sırasında maruz kaldığı korkunç durum bütün Irak’da duyulur. Ülke genelinde düzenlenen kampanyalarla Felluce halkına yiyiecek ve su içeren insanî yardım konvoyları örgütlenir. Kızılay teşkilatı önderliğinde hazırlanan ve şehre girmeye çalışan bu yardımların şehre girmesine ABD Silahlı Kuvvetleri engel olur.

Şehirde çatışmalar Cumartesi günü de sürer. Son direniş mevzileri de top, tank ve hava bombardımanı sonucunda susturulur. Gece olduğunda çatışmalar büyük oranda sona ermişti. Cepheye gelen Tümgeneral Richard F. Natonski çarpışmaların sona erdiğini ve temizlik harekâtının sürdüğünü bildirir. Bu harekât Salı gününe dek sürecektir. Bu aşamada bile ABD Ordusu şehirdeki siviller için toplanan yardımın girişine izin vermez. Resmî kaynaklardan yapılan açıklamalarda şehirde sivil halkın bulunmadığı öne sürülür.

Harekâtın amaçlarından olan Felluce’deki direnişin kırılması sınırlı oranda başarılı olacaktır. Başta ABD tarafından arananların arasında olan Ebu Musab ez-Zerkavi olmak üzere çok sayıda direnişçi şehirden kaçmayı başarmış ve eylemlerine diğer şehirlerde devam etmiştir. ABD’nin diğer bir hedefi olan 2005 Ocak seçimlerinin güvenli bir şekilde yapılması da sınırlı ölçüde sağlanmıştır. Seçimler yapılsa da Irak Direnişi tarafından yapılan boykot çağrısı Sünni bölgelerde başarılı olmuş ve seçimlerin sonuçları sorgulanmıştır.

ABD tarafından yapılan açıklamalarda Felluce’de öldürülen direnişçi sayısının 1200 olduğu belirtilmektedir. Yaralı sayısı ise açıklanmamıştır. Harekât sırasında tutuklanan 1500 kişinin akıbeti ile belirsizliğini korumaktadır. Tutukluların çoğu sonradan kötü şöhrete sahip olacak olan Ebu Gureyb Hapishanesine götürülecektir.

ABD’nin muharebe sonrası kayıpları ise 64 ölü ve 425 yaralı olarak açıklanmıştır. 61 asker düşman ateşi sonucu ölürken 3 asker kaza sonucu ölmüştür. ABD Ordusuna destek veren Irak kuvvetleri ise 6 askerini kaybetmiştir. ABD kaynaklarına göre Felluce’deki kayıplar o döneme kadarki Irak askeri harekât kayıplarının günlük olarak %20 düzeyinde üstündedir.

Muharebe Felluce kentinin tamamını yıkmıştı. Binaların %65’i tamamen yıkılmış geriye kalanı ise kullanılmaz durumda hasarlıydı. Şehirdeki 120 camiinin yarısı büyük oranda hasarlıydı. Şehrin muharebeden önce 350 bin olan nüfusu muharebeden sonra 25 ila 30 bin dolaylarına düşmüştü. Şehre dönen Felluceliler girişte ABD Ordusu tarafından parmak izi ve retina testlerine tabi tutularak fişleniyordu. Şehirdeki altyapı tamamen harap olduğu için Felluceliler uzunca bir süre elektrik, gaz ve içme suyu gibi temel ihtiyaçlarını sağlayamaz konumda kaldılar. Şehirde ayakta kalabilen tek hastane ise hizmet verebilmekten çok uzaktaydı. Nüfusun çoğu şehrin dış mahallelerinde kurulan çadır kamplarında hayatlarını sürdürmeye çalıştılar.

16 Kasım günü NBC televizyonunda yayınlanan ve muharebe sırasında çekildiği belirtilen görüntüler şehirde yaşananlara dair bir ipucu vermiştir. Şehirde iliştirilmiş gazetecilik yapan Kevin Sites tarafından kameraya alındığı anlaşılan görüntülerde ABD askerleri bir camiinin içinde yaralı olarak ele geçirilmiş direnişçilerle beraberdir. Arkadaşlarıyla konuşan Amerikalı bahriyeli yaralılardan bir tanesinin ölmüş numarası yaptığını söyleyerek silahını doğrultarak ateşledikten sonra da artık öldüğünü söylemektedir. Muharebenin altıncı günü e