Штурм Варшавы русскими войсками фельдмаршала графа Паскевича-Эриванского, сменившего умершего Дибича, последовавший 6–8 сентября (25–27 августа) 1831 года, стал последним крупным сражением Польского восстания 1830–1831 годов и привел к капитуляции основных сил польской армии. Варшаву защищала польская армия Яна Круковецкого, насчитывавшая от 40 тыс. человек, в том числе 31,1 тыс. пехотинцев, 4754 артиллериста и 3,8 тыс. всадников, при 205 орудиях. У Паскевича было от 78 500 человек, в том числе 2 тыс. сапёров, 54 тыс. пехоты, 7,3 тыс. артиллеристов и 17,2 тыс. кавалерии и 390 орудий.
Русские войска осадили Варшаву 20 августа 1831 года. Русская армия не могла прокормиться конфискованным на захваченных землях продовольствием и зависела от поставок из России напрямую через территорию Польши либо через территорию нейтральной Пруссии. Эпидемия холеры, занесенная в Польшу и Восточную Пруссию русскими солдатами, вынудила прусские власти закрыть границы для российских обозов. В Варшаве до начала осады от эпидемии холеры умерло 2524 человека. Чтобы избежать голодной смерти своей армии, Паскевич приказал построить два постоянных моста через Вислу в Горе и Подгуже и вскоре после завершения их строительства начал штурм, который нельзя было откладывать из-за острой нехватки продовольствия. В начале сентября русская армия имела запас продовольствия и фуража для лошадей всего на 5 дней. В Варшаве, в которой насчитывалось 175 тыс. мирных жителей, запасы продовольствия тоже были весьма ограничены. Зато боеприпасов имелось с избытком. В одном только Варшавском арсенале хранилось 3 млн патронов и 60 тыс. ядер.
4 сентября Паскевич отправил в Варшаву посланника с предложением о капитуляции и обещанием пересмотра польской конституции. В ответ польский сейм потребовал возврата отнятых Россией при трёх разделах Польши земель и сохранения в силе низложения Николая I с престола царя (короля) Польши от 25 января 1831 года.
6 сентября русские войска пошли на штурм. Главный удар должен быть направлен на наиболее сильные польские позиции за пригородом Воля. Главными целями были: центральный вал в Воле, 56-й форт и окружающие укрепления. 1-й русский пехотный корпус должен был штурмовать 57-й форт, а затем 56-й и 58-й. 2-й пехотный корпус должен был штурмовать близлежащие 54-й и 55-й форты. На других участках должны были происходить только отвлекающие атаки. Паскевич, вероятно, рассчитывал, что защитники Варшавы оставят город или сдадутся, как только внешнее кольцо обороны будет прорвано и центр города окажется под угрозой артобстрела.
Польский план предусматривал, чтобы корпуса дивизионного генерала Яна Непомука Уминского (1780–1851) и Дембинского находились за второй линией обороны и действовали как мобильный резерв вместе с дивизионной артиллерией и кавалерией. Корпус Уминского должен был прикрывать южный участок фронта длиной примерно 7,1 км от дороги на Пулавы через дорогу на Краков до линии, соединяющей 18-й и 74-й форты. Войска Дембинского должны были защищать западный и северный секторы на участке длиной 9,6 км, идущем от 54-го форта до пригорода Мэримонт. Большая часть польских войск находилась в южной части города, поскольку польское командование ошибочно предполагало, что русские будут атаковать самую слабую часть обороны — вокруг Круликарни, пригородов Мокотув и Чернякув.
На направлении главного удара Паскевич создал подавляющее численное превосходство. Обращенная к Воле первая русская линия имела 30,2 тыс. солдат и 152 орудия. Во второй линии находились 39,2 тыс. солдат и 196 орудий. Им противостояло 5,3 тыс. пехотинцев, 65 орудий и 1,1 тыс. кавалеристов под командованием Дембинского. Ещё 4,8 тыс. солдат находились в резерве.
Эпизод штурма Варшавы. Художник В. Коссак. 1922 г.
Внешние земляные валы, защищавшие форты вокруг Воли, были разрушены русской артиллерией. Командующий резервным корпусом Дембинский, защищавший западный сектор, первым понял, что главный удар русских наносится в районе Воли, и немедленно запросил подкреплений, но Круковецкий продолжал считать, что главный удар будет с юга. Не получивший подкреплений Дембинский не усилил первую линию своей резервной 3-й пехотной дивизией, а направил только символические полбатальона в район 58-го и 57-го фортов. В это же время командующий южным сектором Уминский полностью сосредоточился на боях вокруг Круликарни. Несмотря на потерю 54-го, 55-го и 57-го форта, Круковецкий все ещё верил, что атака на Волю была отвлекающим манёвром, и отказался предоставить Дембинскому подкрепление. Только командир 3-й пехотной дивизии генерал Людвик Богуславский по своей инициативе отправил в 56-й форт один батальон 10-го линейного пехотного полка. Дембинский покинул 58-й форт, его артиллерии вместе с 12 орудиями и 6 ракетными батареями Конгрива из его резервов было приказано занять позиции перед 21-м, 22-м и 23-м фортами между первой и второй линиями обороны. Около 9.00, когда русские готовились прорвать вторую линию обороны, бригадный генерал Юзеф Бем прибыл на Волю со своими 12 орудиями и расположил их недалеко от недавно потерянного 54-го форта, прямо на фланге пехоты командира 2-го русского корпуса генерала от кавалерии барона Киприана Антоновича Крейца (1777–1850) и обстреливавшей 56-й форт русской артиллерии. Ещё 8 орудий и 4 ракетных батареи прибыли на северный фланг Воли и присоединились к обороне 58-го форта. Тогда же артиллерия двух русских пехотных корпусов перенесла огонь на 56-й, 59-й и 23-й фрты. Но поляки, несмотря на численное превосходство русских в артиллерии, стреляли точнее и вынудили русскую артиллерию и пехоту отступить и снова спрятаться за захваченными земляными валами. Но Дембинский не воспользовался этим успехом.
Войска генерал-лейтенанта Павла Петровича Мартынова (1782–1838) атаковали центральное крыло 56-го форта. Здесь валы уцелели, и 200 польских солдат отразили три атаки Московского гвардейского полка, но в конце концов поляки отступили за деревья на дальней стороне форта. Отразив несколько польских контратак, русские сохранили контроль над валом на северо-западе. Но единственное 12-фунтовое орудие поляков не позволяло крупным силам русских войти в форт.
Видя, что их силы потерпели неудачу, Паскевич и Пален бросили в бой подкрепления. 9-й Ингерманландский и 10-й Новоингерманландский пехотные полки атаковали восточную сторону северного крыла. Одновременно семь батальонов должны были атаковать центральное и восточное крылья с юга. Около 70 артиллерийских орудий обстреливали вторую линию польской обороны, чтобы не допустить прорыва польских подкреплений к форту. Поляки снова были оттеснены к деревьям на дальней стороне северного крыла форта.
7 сентября в 3 часа утра в Волю, где находился Паскевич, явился посланник Круковецкого Прондзинский и изъявил покорность императору. Но Паскевич потребовал безусловной капитуляции и Прондзинский заявил, что он не имеет на это полномочий от сейма. Сейм же обвинил Круковецкого и правительство в измене. Тем временем Паскевич возобновил бомбардировку. В 4 часа дня русские войска взяли вторую линию укреплений. Сам Паскевич был при этом ранен в руку. После этого вновь явился Прондзинский с письмом Круковецкого, где говорилось о готовности подписать капитуляцию.
Паскевич послал в Варшаву своего генерал-квартирмейстера Берга, который и принял капитуляцию у Круковецкого. Ее условия предусматривали, что польская армия может свободно покинуть город и вступит в силу двухдневное прекращение огня. Однако сейм условия капитуляции не утвердил, что. впрочем, уже не имело значения. Круковецкий вывел за Вислу оставшиеся войска, сказав депутатам: «Спасайте Варшаву — мое дело спасти армию». Польская армия отошла через Вислу и продолжила путь на север, к крепости Модлин. Сейм, сенат и многие мирные жители также покинули город. Многие солдаты, в том числе и высокопоставленные офицеры, решили остаться в городе и сложить оружие. В Варшаве осталось до 5 тыс. солдат и 600 офицеров, в том числе генералы Круковецкий, Прондзинский и др. Продовольственные склады были открыты, а их содержимое роздано населению. Утром 8 сентября русские войска вступили в Варшаву через открытые ворота. Паскевич писал императору: «Варшава у ног Вашего Величества». 9 сентября великий князь Михаил Павлович во главе императорской гвардии вошел в город. После падения Варшавы сопротивление повстанцев прекратилось в конце октября.
Русские потери оцениваются от 8 до 10 тыс., а польские — от 6 до 7 тыс. убитыми и ранеными. Общие польские потери, с учетом пленных, взятых после капитуляции, и дезертиров во время отступления, определяются примерно в 16 тыс. человек.