Командующий британскими войсками Корнуоллис, осажденный войсками союзников в Йорктауне, потерял всякую надежду на помощь и сложил оружие. К 26 сентября все войска союзников уже были в Уильямсберге. Утром 28 сентября они подошли к Йорктауну на расстояние 3,2 км и остановились перед первой линией обороны. На следующий день войска союзников развернулись в линию в форме полумесяца по обе стороны от Бивердамского (Уорикского) ручья и приготовились начать осаду. Корнуоллис возвел оборонительную линию, опиравшуюся на расположенные вокруг Йоркгауна редуты, но 30 сентября союзники обнаружили, что противник оставил внешние укрепления и ушел в город. Корнуоллис уступал противнику в численности в соотношении три к одному, его войска были ослаблены болезнями и находились под угрозой охвата с фланга. Поскольку от Клинтона пришло послание, в котором тот обещал деблокировать город к 5 октября, отвод войск в Йоркгаун было вполне разумным шагом.

Союзники заняли внешнюю линию укреплений и под сильным огнем начали обустраивать собственные позиции, в то время как из Уильямсберга подтягивались части осадного поезда. В Глостере ополченская бригада Уидона была усилена корпусом Лозена и 800 морскими пехотинцами де Шуази. 3 октября французы столкнулись с Тарлетоном, который возвращался из экспедиции за продовольствием. За перестрелкой, в ходе которой Тарлетон едва не попал в плен, последовал обмен залпами, после чего англичанам удалось уйти. Рейд Тарлетона был последним — теперь гарнизон мог получать припасы только морским путем.В ночь с 5 на 6 октября союзники начали рыть окопы на юго-востоке. Когда рассвело, они были уже достаточно глубокими, чтобы защитить солдат, продолжавших земляные работы уже при свете дня. 7 октября дивизия Лафайета с развивающимися знаменами заняла окопы. К 9 октября были возведены четыре редута и пять батарейных позиций. 9 октября французские и американские пушки открыли огонь и заставили британский фрегат «Гваделупа» уйти к Кюстеру, а штаб-квартиру Корнуоллиса превратили в руины. К утру 11 октября огонь вели уже 52 пушки союзников, а потери англичан достигли 70 человек.

Союзники начали строительство Второй параллели всего в 325 метрах от Йорктауна. К рассвету они закончили окоп длиной 700 метров, шириной -2,5 и глубиной — 1,2 метра. Через два дня работы были практически завершены за исключением участка с редутами № 9 и № 10, которые захватили в ночь 14 октября и лишь незадолго до этого включили во Вторую параллель. После единственной предпринятой британцами вылазки 16 октября, во время которой они хотели вывести из строя две батареи Второй параллели, Корнуоллис подготовил последнюю попытку спасения — прорваться на лодках в Глостер. Однако когда из-за шторма начало операции задержалось, и стало ясно, что переправляться придется не ночью, а на рассвете, все приготовления были отменены.На рассвете 17 октября более 100 американских и французских пушек возобновили свой смертоносный огонь. За несколько минут до 10:00 на бруствере появился британский барабанщик, к которому присоединился чиновник, размахивавший белым носовым платком. Он добрался до позиций союзников и передал письмо от Корнуоллиса, предлагавшего 24-часовое перемирие для обсуждения условий капитуляции. Каждая из сторон выделила двух уполномоченных, которые 18 октября встретились в Мур-Хаусе. Около полуночи выработанные условия были отправлены на одобрение Вашингтону. Он дал свое согласие: британский гарнизон должен был сдать оружие и знамена; все офицеры освобождались под честное слово.

В 14:00 19 октября 1781 года армия Корноуллиса выступила из Йорктауна и двинулась мимо французов и американцев. Англичане отдавали честь лишь знаменам французских полков. Колонну вел не Корнуоллис, а его заместитель О’Хара. О’Хара отдал свою шпагу Рошамбо, который указал на Джорджа Вашингтона, а тот в свою очередь указал на своего заместителя Линкольна. Гарнизон сложил оружие недалеко от этого места. Гарнизон Глостера сдался де Шуази на следующий день.В целом сдались 7247 военнослужащих, а также еще 840 человек персонала флота. 309 защитников погибли — в основном от болезней. В руках победителей оказалось большое количество орудий и боеприпасов, 300 лошадей и запасы продовольствия. Британские и немецкие солдаты были отправлены в Уильямсберг, а затем -в лагерь. Офицеры получили разрешение плыть к любому контролируемому англичанами порту, но они обязались в дальнейшем не принимать участия в военных действиях в Америке. Вашингтон направил своего помощника Тенча Тильмана в Филадельфию, чтобы сообщить о победе.