此時，張梁面臨的境也極為艱難：廣宗被圍數月，城糧草逐漸耗盡，許多信徒因飢與傷病失去戰鬥力；同時，汝南、潁川等地的黃巾軍先後被皇甫嵩、朱儁鎮，南黃巾軍也陷困境，太平道的起義形勢急轉直下。
即便如此，張梁仍未放棄——他親自安城信徒，帶頭減糧食消耗，將僅有的糧食優先分給守城士兵；同時，他派人突圍前往鉅鹿，請求張角派兵支援，卻因董卓的封鎖，使者大多被殺，鉅鹿與廣宗的聯絡徹底中斷。
就在張梁苦苦支撐之際，東漢朝廷再次調整戰略：將平定潁川黃巾軍的皇甫嵩調往冀州，接替董卓統領北路軍。
皇甫嵩是漢末名將中的佼佼者，不僅勇猛善戰，更擅長審時度勢。
他抵達廣宗後，並未像董卓那樣強行進攻，而是先派人偵察廣宗城的況，得知城糧草匱乏、信徒士氣低落，卻因張梁的堅守，仍有一戰之力。
於是，皇甫嵩決定採取“疲敵戰”：他閉營門，堅壁不出，任由黃巾軍多次挑戰，同時下令士兵休整，養蓄銳；暗地裡，他卻派間諜混廣宗，散佈“朝廷軍即將撤退”的謠言，試圖麻痺張梁。
張梁深知皇甫嵩的厲害，並未輕信謠言，但城的困境讓他不得不冒險——若朝廷軍長期圍困，廣宗遲早會城破人亡。
因此，張梁決定主出擊，試圖打破包圍圈。
他多次組織銳信徒，趁夜對朝廷軍營寨發起突襲，卻都被皇甫嵩早有防備計程車兵擊退。
幾次突襲失敗後，黃巾軍的銳氣逐漸被消耗，許多信徒開始產生搖，張梁的力也越來越大——他既要抵朝廷軍的進攻，又要穩定軍心，幾乎晝夜難眠。
西元184年十一月，皇甫嵩認為總攻的時機已到。
此時的廣宗城，糧草已基本耗盡，許多信徒只能以樹皮、草為食，守城士兵也因長期疲憊，戰鬥力大幅下降；而朝廷軍經過數月休整，士氣高昂，且得到了來自的糧草支援。
皇甫嵩決定趁夜發突襲，他在戰前召開軍事會議，對將領們說：“黃巾賊雖困，然張梁勇而有謀，若白晝進攻，必遭死戰；今趁夜突襲，賊眾不備，可一戰而定。”
十一月初五日深夜，天空烏雲佈，手不見五指，皇甫嵩親自率領三萬銳，悄悄渡過廣宗城外的壕，拆除鹿角，近城牆。
為了不被黃巾軍發現，朝廷軍士兵都口含木，馬蹄裹上布帛，行極為蔽。
當朝廷軍抵達城牆下時，守城的黃巾軍士兵因連日疲憊，大多趴在城牆上打盹，只有數人在巡邏。
皇甫嵩一聲令下，朝廷軍士兵迅速架起雲梯，爬上城牆，殺死了巡邏的黃巾軍士兵，打開了城門。
城門被破的訊息很快傳到張梁的住，他當時正在研究地圖，試圖尋找突圍的路線。
聽聞變故，張梁來不及穿戴鎧甲，便提刀衝出房門，大聲呼喊：“弟兄們，隨我殺賊！”
此時的廣宗城，早已作一團，許多信徒在睡夢中被驚醒，來不及拿起兵，便被朝廷軍斬殺。
張梁率領邊的數百名親衛，直奔城門方向，試圖重新奪回城門。
在城門，張梁與朝廷軍將領展開激戰，他手持長刀，左劈右砍，先後斬殺數十名朝廷軍士兵，鮮染紅了他的衫。
麾下的黃巾軍信徒見狀，也紛紛鼓起勇氣，與朝廷軍展開巷戰——一時間，廣宗城“刀劍影，喊聲震天，流河，積如山”，街道上到都是倒下計程車兵與百姓，空氣中瀰漫著腥與硝煙的味道。
然而，黃巾軍終究是由流民組的武裝，缺乏正規軍的紀律與裝備，在皇甫嵩的銳部隊面前，抵抗逐漸瓦解。
隨著時間的推移，越來越多的朝廷軍湧城，黃巾軍的人數越來越，張梁邊的親衛也只剩下數十人。
此時，皇甫嵩親自率軍趕到城門，看到張梁仍在抵抗，便下令士兵圍攻。
張梁雖勇猛，卻寡不敵眾，上多傷，力氣也逐漸耗盡。
最終，一名朝廷軍士兵從背後襲，用長矛刺穿了張梁的膛。
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