Получая постоянные донесения о развитии ситуации и осознавая, насколько поворотным является сражение за Саксауаман для всей кампании, Манко распорядился, чтобы к месту битвы подошли еще 5000 человек. В свою очередь, Эрнан Писарро, имея подобную же мотивацию, но значительно меньшие ресурсы, распорядился направить еще 12 кавалеристов из города в качестве подкрепления сражавшимся; он сделал это, несмотря на жалобы остававшихся в городе испанских всадников, число которых теперь составляло менее двух дюжин и которым приходилось отражать постоянные атаки туземцев. «В городе, — писал один очевидец, — индейцы предприняли такую яростную атаку, что испанцы думали, что теперь им уже точно конец».
Весь день в Куско продолжались сражения, вновь сотни индейских бойцов были убиты, ввиду того что у испанцев были лошади и намного более качественные доспехи и оружие; тем не менее индейцы не ослабляли натиска. Горами мертвых тел были завалены улицы инкской столицы. На равнину перед Саксауаманом прибыли новые индейские войска, и они начали теснить Гонсало и его отряд — «испанцы оказались в очень сложной ситуации, поскольку им пришлось иметь дело со свежими вражескими силами, атаковавшими с большой решительностью». Лишь удвоив свои усилия, испанцы смогли избежать уничтожения.
Будучи уже до крайности обессиленными, испанцы тем не менее подготовили ночью новый план. Осознавая, что на следующий день Манко мог прислать дополнительные войска, испанские военачальники решили предпринять ночную атаку на крепость. Испанцы знали, что для войск Манко такая атака станет неожиданностью, потому что индейцы не любили сражаться ночью, особенно в новолуние, которое как раз было сейчас. Несмотря на то что днем испанцам пришлось участвовать в изматывающих сражениях, они смогли смастерить приставные лестницы.
Под покровом темноты Эрнан Писарро и значительное число испанских солдат, прибывших из города, вскарабкались по крутому склону холма и присоединились к конкистадорам, находившимся наверху. Перед ними находилась инкская крепость. Испанцы начали высматривать самые темные участки стен.
Взобравшись на первую стену, испанцы внезапно атаковали часовых — индейцы даже не успели понять, каким образом захватчикам удалось очутиться здесь. Быстро перерезав индейский отряд, испанцы завладели террасой, находившейся на высоте первой стены. Их индейские союзники забрались следом за ними, втянув потом наверх лестницы. Вскоре прозвучал сигнал тревоги, и на испанцев полетели камни, но испанцы успели приставить лестницы к следующей огромной стене и вскарабкаться на нее.
Захваченные врасплох, войска Манко оказались вынуждены уйти с двух нижних террас, — они собрались на третьей. За их спиной виднелись силуэты трех башен. В распоряжении индейцев осталась только одна стена, поэтому они приготовились отчаянно биться за нее. Один из испанцев, принимавших участие в атаке, рассказывал:
«Я могу сказать, что это была самая страшная и жестокая война в мире; во время сражений между христианами и маврами проявлялась некоторая доля милосердия, оставшиеся в живых имели некоторую надежду, поскольку за них мог быть дан выкуп. Индейцы же не проявляли ни сострадания, ни рассудительности, ни страха Божия, они убивали нас так жестоко, как только могли».
С яростью испанцы размахивали мечами и отражали своими щитами град летящих камней. В ту ночь особенно ярко проявил себя один эстремадурец из города Бадахос. Эрнан Санчес был одним из 12 кавалеристов, направленных Эрнаном в качестве подкрепления. Этот боец одним из первых взобрался на третью стену. Затем Санчес влез в окно одного из зданий и обнаружил там изумленных индейцев. Работая мечом, он заставил индейцев бежать вверх по лестнице, ведшей на крышу. Санчес помчался за ними и обнаружил, что находится у основания центральной башни. Он увидел, что с вершины башни свисает веревка. Закрепив щит на спине, он полез наверх. Находившиеся на верху башни индейцы бросили в него огромный камень. Санчес успел сделать рывок вперед, и камень ударил в щит. Санчес достиг верхнего окна и прыгнул туда, оказавшись в окружении индейских воинов.
На протяжении всей ночи длилась схватка. Несмотря на все усилия испанцев, индейцы продолжали удерживать три башни, испанцы же со своими союзниками овладели террасами внизу. Вильяк Уму и полководец Паукар Гуаман продолжали руководить действиями обороняющихся. Саксауаман имел одну слабую сторону: там не было источников воды. Запасы камней, дротиков и стрел на складах начинали иссякать. «Они упорно сражались весь день и всю ночь, — вспоминал очевидец. — С наступлением рассвета позиции индейцев пошатнулись: у них истощился запас камней и стрел».