由于东堡垒无法被步兵攻下，德国空军在6月29日轰炸了它两次，并迫使剩余的360名守军投降。
虽然苏联士兵在战役的初始阶段被突如其来的攻击给震慑住，且面临到兵力悬殊、缺乏补给及被切断与外界联系的窘境，他们坚持的时间依然比德军的预期来的久。德军部署了各式重型火炮，包括15公分41年式喷烟者及火焰喷气器。要塞内的平民也会接替受伤的机枪手、装弹手的工作，有时甚至会拿起步枪加入保卫要塞的行列。
布列斯特要塞守军纪念碑
史赖普将军在他的详细报告中写道：
“ 第81战斗工兵营被赋予一个炸毁中央岛上一座建筑物的任务....这么做是为了消灭来自北岛的侧翼火力。炸药被从建筑物的屋顶垂降至窗户边，导火线已经设置好并且已经点燃。炸药爆炸时，我们可以听到苏联士兵的惨叫声，但这并没有阻止他们继续作战。”
6月24日这时德军已经占领的要塞的一部分；部分苏联军队终于设法会合并在团级政委叶夫姆·福明的指挥下协调防御。福明政委的副官是伊凡·祖巴乔夫大尉。6月26日时一小股苏联军队尝试突破包围但以失败告终，并承受了相当大的伤亡。也许就在同一天，祖巴乔夫大尉和叶夫姆政委也遭俘虏。祖巴乔夫被送往位于哈默尔堡的战俘营，最终和数百多万名苏联战俘一同死于那里；叶夫姆·福明则因为政委及犹太人的身份而遭当场处决。
第45师的师部战斗报告在针对1941年6月30日在布列斯特及要塞中发生的战斗写道：“本师俘虏了7,000名战俘，其中包含100名军官。我军损失为482名士兵阵亡，包括32名军官，另有1,000多人受伤”。如此规模的伤亡可以以德军到1941年6月30日在东线战场的总伤亡数字8,886人阵亡来衡量。如此看来，发生在布列斯特的战斗造成了德军总伤亡数的5%左右。在经历了8天的激烈战斗后，德军终于攻下要塞。相比之下，控制“1号装甲通道”的战略目标，也就是控制通往莫斯科的公路、重要的铁路线还有越过西布格河的桥梁的目标，只花了1天就达成了。由于过高的德军伤亡，国防军最高统帅部要求费利兹·史赖普将军缴交一份关于6月22日至29日布列斯特战斗的详细报告。这份报告在1941年7月8日完成，1942年3月红军在位于利夫内的第45步兵师档案库中发现了这份报告的副本。
数名红军士兵在东堡垒陷落后依然躲藏在要塞中。在他们生命的最后几天，有些残存的守军开始在墙上刻字。其中一段刻字写道：
“ 我们会死，但我们绝不离开要塞”、“我快要死了，但我决不投降。珍重再见，我的祖国。 ”
据传布列斯特要塞内最著名的守军人物之一的彼得·米哈伊洛维奇·加夫里洛夫少校（后获颁“苏联英雄”的封号）于7月23日遭到俘虏。
苏联英雄金星奖章
有些历史作家认为这些依然藏身在要塞内而被孤立的守军们至迟在同年8月时被彻底搜出，这是纳粹德国元首阿道夫·希特勒与意大利王国*贝尼托·墨索里尼即将参访要塞而加强的维安措施。目前唯一能够确认1941年6月29日后要塞内仍有抵抗者活动的证明文件显示1941年7月23日，在经过短暂的驳火后，德军于翌日逮捕了一名苏军中尉。
电影《布列斯特要塞》海报
保卫布列斯特要塞的战斗在1957年被拍成电影《不死的守军》，2010年又被翻拍成电影《布列斯特要塞》。
苏联作家鲍里斯·利沃维奇·瓦西里耶夫写了一本小说名叫《未列入名册》，内容是关于一名名叫尼可莱·普鲁兹尼科夫的红军士兵于1941年保卫布列斯特要塞的经历。小说的最后，普鲁兹尼科夫在被德军俘虏并审讯时，仅仅回答了一句“我是俄国士兵”，接着便因数个月战斗的精疲力竭而死亡。（当地传说中，确有一名士兵在1942年4月被俘，但由于证人是一名犹太人并于1942年底死于纳粹屠*，因而无从考证）瓦西里耶夫的小说在1995年被改编成电影《我，一名俄国士兵》，由安德烈·马里尤科夫执导。
