而在宁夏镇城的叛军阵营中，也发生了内变。指挥赵承光、葛臣、戚钦，武生张遐龄，百户姚钦等人，与城外官军取得联络，并与官军秘密相约，愿意作为内应。他们与官军约好，半夜在宁夏镇城楼的四面并举烽火，城下的官军见到烽火后就立刻爬上城墙。
到了约定的时间，赵承光等人在宁夏镇城楼上举起烽火，谯楼上的烽火一下子就亮了起来，南城的烽火也跟着亮了起来。赵承光等人在城中擂鼓，大呼杀贼。叛军早已经发觉，把赵承光、戚钦等人捆绑起来杀害了。尽管及时杀死了“内贼”，叛军还是受到了惊吓。伪右副总兵许朝想开小南门逃走，因为城外官军严阵以待而不敢出城，这时候城中粮食将尽，叛军锐气大减。
七月二日，伪右副总兵许朝等人来到南关，请求与宁夏总兵董一奎恳谈，但是未能成功。之前被叛军劫持的佥事隋府，则趁机同家人带着官印从城上跃下，结果隋府因胳膊受伤而不能起来。叛军发现后出城，把隋府抓回下狱。
七月三日，总督叶梦熊与监军梅国桢确定计策，认为应该决开黄河大坝，将黄河水灌进宁夏镇城。这与丰臣秀吉水淹高松城，用的是同一招。决策既定，官军就绕宁夏镇城筑堤，历经14天，终于在十七日筑成，长1700尺，之后便决水灌城。
在官军对宁夏镇城用水攻之前，哱拜派出其养子克力盖，前去河套蒙古部落的酋长著力兔处求援。提督李如松刺探到这个情报，命裨将李宁追杀克力盖，缴获信符、令箭。但是不知道是什么原因，河套蒙古部落的另外两个酋长，庄秃赖和卜失兔，突然集合3万人攻入大明境内。他们派出一个叫土昧铁雷的手下，作为先锋去侵犯定边、小盐池。
无论河套蒙古部落是在未接到哱拜求援的情况下突然入侵明境，还是因为通过某种渠道收到了哱拜的求援才出兵，都确实对哱拜起到了侧翼援助的作用。此外，河套蒙古部落还有另外一个酋长，叫作打正，他之前与哱拜有过一次合作的经历，这次也从花马池西的沙湃口出发入寇明境。
为了对付河套蒙古部落，总督叶梦熊派遣麻贵去迎击打正，另派董一元去捣毁土昧铁雷藏身的地方。麻贵出击后，在石沟一地与打正交战，打正失利退去，分兵趋向下马关、鸣沙州。而董一元这边，也找到了土昧铁雷，他杀敌130多人，之后夸大战绩，向叶梦熊报告说斩首 3000余级。河套蒙古军闻讯大惊，全部引兵退去。叶梦熊派遣游击龚子敬率领苗族军队800人，在沙湃口堵截打正的退路。苗族军队冲锋在前，但由于人少不敌，被围十余匝，龚子敬奋力作战而死，全军覆没。虽然龚子敬战死，但河套蒙古军最终还是退去了，宁夏叛军外援断绝。
在击退了河套蒙古部落后，官军便加速开决大坝水，用水来灌宁夏镇城。八月一日，宁夏镇城外的水深八九尺，整个城的外围都被水淹了。为了突围，叛军当夜乘坐小船挖堤放水，被官军擒杀16人、俘虏1人。据俘虏交代，城中缺乏粮食，军士皆食马肉，马还剩500多匹，百 姓只能吃树皮，死亡人数不断上升。
但由于官军筑造的堤坝被叛军部分毁坏，到了第二天，城东、城西的大堤崩溃了100余丈，都司吴世显、参将来保所筑大堤也各崩溃20余丈，水顿时减少。总督叶梦熊斩吴世显以警示众人，来保则凭借先前在灵州立下的战功而免罪，继续全力修补大堤。叛军几次出兵来骚扰，都被官军斩杀、俘获。而这时候，河套蒙古部落又入寇明境，出兵来救援宁夏叛军。
八月二十一日，河套蒙古部落的酋长著力兔派800骑兵入侵镇北堡，又派兵1万入侵李刚堡，之后分兵渡过黄河。提督李如松派裨将李宁飞驰赴黄峡口，迎击河套蒙古军，自己则率领精兵千余人策应。李如松行军至张亮堡时，与河套蒙古军遭遇，与之搏战。两军从卯时打到巳时，因为敌寇实在强锐，明军未能将对方击败。为了振奋士气，李如松持剑杀死了两名行动迟缓的士兵。正好麻贵和李如松的弟弟李如樟等人赶到，明军纵左、右两翼夹攻敌寇，于是河套蒙古军战败而走。明军追杀至贺兰山，河套蒙古军全部逃往塞外。追击中，明军捕杀了120余人，缴获骆驼、马匹无无数。之后官军将蒙古兵首级出示给叛军，叛军为此感到丧气。
九月三日，参将杨文率领浙江兵抵达战场，来支援官军。过了不久，苗兵、庄浪兵也抵达了战场。官军再次得到援军补充后，大规模整顿攻城器械，定下攻城期限。总督叶梦熊在军中张贴告示，称最先冲到城下的，赏赐万金。
五天以后，因为被水浸蚀的关系，宁夏镇城的北关城墙崩倒。守卫北关的叛军将领薛永寿等人认为大势已去，于是与官军约为内应。官军趁机定下声东击西之计，假装调集船筏进击北关。伪左副总兵哱承恩、伪右副总兵许朝不知是计，急赴北关督兵鏖战。这时候，提督李如松、参将萧如薰率领精锐掩杀南关，已经70岁的牛秉忠，凭借勇力率先登上南关。军监梅国桢以此激励将士奋战，于是官军士气高涨，争相登上南关。但随后，叛军退据内城，官军攻打了几天也无法攻克。
即便如此，伪左副总兵哱承恩还是大为丧气，连忙把之前俘获的官军劝降使者张杰送出城去，请求官军饶他们不死。因为叛军反复无常，总督叶梦熊假装允诺，但是暗中继续治办攻城器械，并再次派人进城离间叛军头目。
九月十六日，官军围攻越发紧迫。由于长期被围，叛军内部难免意见不合，于是被官军成功离间，很快因私事产生矛盾，在绝境中相互猜疑，自相残杀。先是伪总兵刘东旸杀死伪左参将土文秀，后是伪左副总兵哱承恩与刘东旸的部下周国柱密谋，哱承恩杀死了伪右副总兵许朝，周国柱又杀死了他的长官刘东旸。到最后，叛军主将只剩下了哱氏一族。哱承恩不敢再负隅顽抗下去，他将刘东旸、许朝、土文秀三名叛军首领的首级悬挂在城楼上，向官军显示投降的诚意。官军望见后，士气大为振奋，提督李如松、参将杨文率先登城，萧如薰、麻贵、刘承嗣等人随后跟上，宁夏镇城全部平定。此时，哱氏仍然拥有家丁组成的军队，总督叶梦熊在灵州听说后，急忙传令次日早晨一定要灭掉哱氏。
第二天早晨，身为败军之将的叛军头目哱承恩去南门拜见军监梅国桢。梅国桢一出来，参将杨文就抓住了哱承恩。李如松急忙率兵包围哱拜家，哱拜和他的家丁仍然想要抵抗，李如松便举起弓箭，喝令哱拜等人放弃抵抗。哱拜走投无路，仓皇上吊自杀。
李如松之弟李如樟的部将何世恩在火中砍下了哱拜的首级，官军又生俘哱拜次子哱承宠、养子哱洪大，以及同党土文德、何应时、陈雷、白鸾、陈继武等人。总督叶梦熊、巡抚朱正色、军监梅国桢等随后进入宁夏镇城中，慰问宗室、官吏、百姓。叶梦熊为斩草除根，下令将哱拜的同伙和投降的2000余人就地处死，而哱氏一族的叛乱首脑则被献俘到北京。宁夏叛乱就此宣告平定，官军向朝廷报捷，明神宗登殿受群臣祝贺。
之后，明神宗下诏处死哱承恩、哱承宠、哱洪大、土文德等人，又下诏慰问被叛军劫持的宁夏庆王，免除宁夏田租，并大赏平叛功臣，允许叶梦熊、朱正色、梅国桢的子孙世袭官职。武臣李如松功劳第一，加封宫保。其余人，如萧如薰、麻贵、刘承嗣、李如樟、杨文、牛秉忠等也陆续受封，并追赠战死的龚子敬为都督佥事。
宁夏叛乱告平后，明朝终于免除了在宁夏、朝鲜两线作战的巨大隐患，可以倾力对付侵略朝鲜的日军。
