В течение декабря к Тулону подошли новые значительные подкрепления и после прибытия из Итальянской армии затребованного Дюгоммье отборного отряда из 2500 егерей и гренадер, его войска насчитывали уже порядка 45 тысяч человек. Так как снова обнаружились признаки утомления и упадка дисциплины, Дюгоммье хотел нанести неприятелю решительный удар до наступления холодного времени года. Комитет общественного спасения требовал сделать последнее усилие и 11 декабря в Оллиули состоялся военный совет, решивший начать генеральный штурм Тулона. В этот день Дюгоммье добился того, что было одобрено нанесение главного удара по форту Мюльграв, и через двое суток началась артиллерийская подготовка к штурму.
Министр иностранных дел лорд Гренвилл, Генри Дандас, премьер-министр Уильям Питт - младший, все они планировали войну во Франции малой кровью, растрачивая войска в колониях Вест и Ост-Индии. Европейцы, как всегда в тропиках, умирали батальонами от 'Желтого Джека' и малярии без единого выстрела и армия была едва в состоянии сделать то, для чего она была отправлена. Основная часть британских войск была там или в Голландии с герцогом Йоркским, для предприятия в Тулоне не было ни одного лишнего полка. Прибытие в эти дни трех-четырех тысяч британских войск из дома или Гибралтара, было бы достаточно, чтобы обеспечить союзникам обладание Тулоном.
Работы в форте Мюрграв с использованием экипажей кораблей, материалов и рабочих рук тулонского арсенала, в отсутствие специалистов-инженеров велись бессистемно и по-любительски, но прерываясь бомбардировками, постоянно продолжались. Французы, возведя пять новых батарей, рыли траншеи и продвигались к нему с каждым днем все ближе.
14-го декабря пятнадцать мортир и тридцать пушек большого калибра открыли огонь по форту. На третий день канонада гремела и после заката, в ранней ночной темноте. Земляной вал, деревянные надолбы и палисад были разворочены, гарнизону пришлось покинуть Мюльграв и занять позиции позади него.
Собранные в Ла Сейн, в сумерках 16 декабря, республиканцы были задержаны бурей с проливным дождем, но энергия Дюгоммье не допустила длительного промедления. Капитан Мюирон с 1500 резервом оставался около деревне Ла-Сейн в миле от цели. После полуночи, через потоки воды, что текли по западным склонам Ла Грасс, три колонны, из них 4000 были специально отобранными войсками пошли на штурм.
К северному фасу форта Мюльграв направились 2100 человек авангарда подполковника Виктора. 1900 под командованием подполковника Брюле шла в лобовую атаку с юго-западной стороны, 1500 солдат генерал-майора де Лаборба двигались за колонной Виктора, для развития прорыва. Еще один удар против форта Мальбоске наносил для отвлечения сил союзников генерал-майор Андре Муре с двух тысячной бригадой Гарнье
Грозовые тучи скрыли узкий серп луны, подходившие к земляным укреплениям в непроглядной темноте и замедлившие движение колонны, потеряв строй, все же начали атаку. Спешно построенный на высотах Ла Грасс форт прикрывался аванпостом Сент-Луис. Неаполитанские солдаты, обнаружив наступающие войска, немедленно сообщили о приближении врага и отступили к Мюльграву, его гарнизон успел, вернувшись за бруствер занять свои посты и открыть огонь. Раскаты грома и ослепительные молнии смешались с грохотом и вспышками выстрелов, в рядах нападавших начались паника. Вторая атака тоже не удалась, хотя по краям перемешавшихся колонн Брюле и тяжело раненного Виктора, для лучшего надзора за новобранцами поставили ветеранов. Тридцать или сорок гренадер даже проникли в некоторые из амбразур форта, но были отброшены мушкетным огнем.
Слабым звеном обороны был правый или северный фланг, наиболее близко расположенный к траншеям республиканцев и обороняемый неаполитанскими солдатами. Дюгоммье лично встал во главе атакующих, вдохновляя их устремиться на третий приступ. Почти два часа сражение шло с переменным успехом, хотя первые шеренги наступающих дрогнули, задние подпирали, толкая вперёд. На левом фланге им дважды удавалось врываться за бруствер, защищаемый силами Британии и Пьемонта, но оба раза пришлось отступать с большими потерями. Справа французы приближались к успеху, однако получившие подкрепление неаполитанские солдаты сдержали напор и устояли. Несмотря на первоначальные успехи силы Дюгоммье были ослаблены, в отчаянии он считал штурм проваленным. Последней попыткой решившей исход боя, стал удар резервной колонны Мюирона, оборона неаполитанцев начала рушиться и, видя десятикратное превосходство противника в силах, они побежали.
В 3 часа утра республиканцы проникли в форт через множество брешей. Поскольку северный фас уже был оставлен, британцы развернули двенадцатифунтовую пушку на левом фланге, открыв огонь по вторгшимся французам. В этот момент Уильям Конолли, капитан 18 Ирландского полка, бросил в контратаку свой последний резерв 80 гренадер и артиллеристов.
