激战旬月，韶州城依然屹立不倒，但守军伤亡惨重，粮草箭矢消耗巨大，形势岌岌可危。李元胤多次派人向肇庆求援。
朱常沅在肇庆如坐针毡，深知韶州若失，大局崩坏。他手中可用的机动兵力已然不多，且需防备其他方向。危急关头，他做出了一个大胆的决定：不再派小股部队添油，而是亲率留作战略预备队的最后五千精锐，并携大量缴获的丁魁楚库藏火药，星夜驰援韶州。同时，他传令给在粤西活动的将领，命其率偏师佯攻清军侧后，进行牵制。
朱常沅的到来，极大鼓舞了韶州守军的士气。他不仅带来了生力军和宝贵的火药，更带来了必胜的信念。他与李元胤仔细观察清军部署，发现莽雅图因久攻不下，焦躁轻敌，将主力集中于南门，其他方向相对薄弱。
“敌骄可击！”朱常沅与李元胤定下险中求胜之策。
是夜，风雨交加。李元胤率虎捷营及敢死之士，悄然出北门，绕至清军防守相对松懈的东门外埋伏。朱常沅则亲自坐镇南门，组织剩余兵力，将所有火铳、弓箭集中，并准备好大量火罐、硝石。
拂晓时分，南门守军突然鼓噪呐喊，火箭齐发，作势欲出城反击。莽雅图果然中计，急调兵马加强南面攻势。
就在清军注意力被吸引至南门时，李元胤率领的奇兵突然自东门方向突入清军营地，四处纵火，猛攻其中军大帐！清军猝不及防，营地大乱。朱常沅见时机已到，下令打开南门，亲率精锐冲出，与李元胤里应外合。
清军陷入混乱，指挥失灵。莽雅图虽奋力组织抵抗，但败局已定，只得在亲兵保护下仓皇北撤。朱常沅、李元胤趁势掩杀，清军溃败数十里，遗弃辎重器械无数。
韶州之战，朱常沅集团以惨重代价，终于击退了清军主力的首次大规模进攻。此战，极大挫伤了清军锐气，证明了朱常沅麾下军队具备与清军主力进行大规模正面会战的能力，从而真正在岭南站稳了脚跟。消息传开，各地抗清力量为之振奋，永明亲王朱常沅的声望如日中天，已成为南明后期抵抗运动名副其实的旗帜之一。
然而，朱常沅和李元胤站在硝烟未散的韶州城头，望着清军退却的方向，脸上并无喜色。他们知道，这仅仅是开始。清廷绝不会善罢甘休，下一次到来的，将是更加凶猛的风暴。
