元气大伤，“朝中无将，国中无人”（《李秀成自述》），太平天国自此由盛转衰。
此后，洪秀全虽提拔陈玉成、李秀成等年轻将领苦苦支撑，一度收复苏南、浙东，形成“二次中兴”，但终究难挽颓势。清廷则以湘军、淮军为主力，展开全面反扑：咸丰十一年（1861年），湘军攻陷安庆，天京失去西线屏障；同治二年（1863年），李鸿章淮军收复苏州，左宗棠楚军攻克杭州，天京沦为孤城。
同治三年（1864年）正月，湘军合围天京，“掘长壕三十里，筑炮台百余座，昼夜炮击”（《湘军志》）。城内粮草断绝，“军民以野草、树皮为食，甚至有饿死者相枕藉”（《金陵记事》）。四月二十七日（6月1日），洪秀全病逝，其子洪天贵福继位，是为幼天王。七月十九日（8月19日），湘军曾国荃部以炸药轰塌太平门城墙，蜂拥而入，天京陷落。太平军将士展开巷战，“无一降者，至黄昏，城中火起，烈焰冲天，三日不绝”（《清史稿·曾国藩传》）。幼天王突围后在江西被俘，于南昌遇害；李秀成护送幼天王出城后被俘，写下数万字《自述》，详述太平天国兴衰，后被处死。
南京城内的百姓，在战火中遭遇浩劫。汪士铎在《乙丙日记》中记载：“城破后，湘军肆行劫掠，纵火焚烧，昔日繁华街巷，化为焦土。百姓或死于兵戈，或流离失所，城中户口十去其九。”
城破后，民间流传着“天国梦碎，不如归乡”的叹息，道尽这场农民运动的悲剧性结局。