עם צאת הבריטים מהרובע ביום 13 במאי נמצאו ברובע המנותק למחצה כ-160 לוחמים יהודים שנמנו על פלוגת חי"ש שהלכה והידלדלה במשך הקרבות ותוגברה על-ידי אנשי המקום ומגויסים מן החוץ, ביניהם 40 מלוחמי האצ"ל. כמות הנשק שעמדה לרשותם היתה זעומה.
ב-16 במאי לפני הצהריים נפתחה ההתקפה הערבית על הרובע כמשקל נגד למבצע קלשון. מברק מהעיר העתיקה, שהתקבל במטה ה"הגנה", בישר שהמצב קשה ביותר. קריאות עזרה נואשות הגיעו מהרובע והמיפקדה לחצה להחזיק מעמד בכל מחיר. ב-17 במאי הודיעו המגינים מעציוני ומפלוגת האצ"ל כי השטח שנמצא בשליטתם הצטמצם מאוד. הערבים התקרבו אל בית-החולים משגב לדך.
נוכח חומרת המצב החליטה מיפקדת מחוז ירושלים לפרוץ אל הרובע במטרה לתגבר את מגיניו ולפנות את מי שאינם לוחמים. במתקפה בליל 18-17 במאי לא הצליחו יחידות ה"הגנה" עם מחלקת האצ"ל לפרוץ דרך שער יפו, אך פלוגה מפלמ"ח הראל כבשה את הר ציון. לפעולה רוכזו יחידות מחטיבת הראל (גדוד הפורצים) ועתודת חי"ש של חטיבת עציוני ופלוגת אצ"ל. כוחות הראל פרצו את שער ציון והעבירו לרובע היהודי תגבורת בלוחמים ונשק, אך עד מהרה נותק שוב הקשר עם הנצורים.
המגינים החזיקו מעמד עוד תשעה ימים. לחץ הלוחמים הערבים היה כבד. ב-28 במאי נכנעו מגיני הרובע והלכו בשבי.
במשא ומתן עם הלגיון סוכמו תנאי הכניעה:
א. הלוחמים ילכו לשבי.
ב. פצועים קשה ואזרחים שאינם לוחמים יועברו לקווי היהודים.
ג. הנשק יימסר ללגיון.
ד. הלגיון אחראי לשלומם של כל יהודי הרובע שיועברו לקווי היהודים.
בשעה 16:00 הרובע נכנע וההתנגדות פסקה. ירושלים העתיקה נסגרה בפני יהודים. בקרבות שנמשכו במחצית השנה נפלו 70 יהודים ברובע ביניהם 39 לוחמים, 58 מהם נפלו בשבועיים האחרונים. 340 ממגיני ותושבי הרובע נפלו בשבי.