二月十五日以后，漫长的阴雨天总算结束，沉寂多时的战场，再次炮火连天。程学启每天都在最前线，白天奔驰于各营督战，夜晚则在露天炮台上坐到天明，目不交睫，如醉如狂。李鸿章奏报：“十五日后，天色晴霁，炮具完备，程学启仍督队昼夜轰打，以期速拔坚城。提督衔记名总兵何安泰，系程学启所部最为出色之将，谋勇兼裕，因爬城过猛，中枪殒命，实堪悼惜。该总兵纪律严明，爱民恤士，阵亡之日，勇丁痛哭，恨不身代，灵舆所过，百姓执香泣送者数十里。”
程学启刚刚送走他的爱将，几天后，便轮到他自己了。
十六日开始，淮军连续三天强攻嘉兴城。李鸿章描述战况甚详：“自十六日起，滚营扎逼北门城根，护设开花大炮，猛攻三昼夜，轰坍城垣百数十丈，我军抢搭浮桥，城头悍贼拼死堵击，矢石、枪炮、药桶、喷筒迸落如雨。程学启悬重赏购死士数百爬城，四次不得。上至十八日申正二刻，程学启亲率勇士大呼杀入，众队继进，城上逆尸枕藉，犹有悍贼二三千人，以洋枪排抵缺口，程学启肉薄以登，致被枪子打中左太阳偏后，深六七分，长一寸余，登时晕倒。”
淮军见主帅身先士卒重伤，纷纷从废墟中一跃而起，奋勇争先，经过一番恶战，终于将嘉兴收复。挺王刘得功战死，荣王廖发受被擒，枭首示众。
程学启被急送到苏州抢救。李鸿章赶到病榻前探视，心痛不已。程学启虽然气息未绝，但“语言蹇涩，神色昏迷，伏枕流涕，但以杀贼未尽为恨”。经过调养，伤势本来已渐渐好转，但有一些碎骨卡在喉间，医生说暂时无法取出。一日程学启发起怒来，自己用手挖碎骨，结果伤及咽喉，连续六日水不能咽。据身边的人说，当他处于半昏迷时，曾喃喃呓语“君亦降人也”。
程学启是最早学习洋枪洋炮的将领，谋勇兼备。他与戈登的关系，在苏州杀降之前，一度亲密如兄弟。戈登称程学启是“满清官员中最好的一位”，甚至准备把常胜军的指挥权交给程学启。后来尽管杀降事件令他们的关系蒙上阴影，但戈登对程学启的作战能力还是相当肯定，并认为程学启是改革中国军队的最佳人??
李鸿章写信给郭嵩焘，悲哀地说：“失此良将，左臂顿折，从此不敢轻议征伐矣！”他给曾国荃的信，写得更是沉痛感人：“程方忠军门于初十日子刻仙逝。此公用兵方略，为十余年来罕有之将，公以赠我而无完璧归公，徒深痛惜。渠欲俟嘉、常复后，一往金陵图报大德，所志不遂，赍恨何穷??戈登听到程学启的死讯后，竟痛哭失声，特意向李鸿章要了程学启打仗时随身带的两面军旗，作为留念。
三月二十一日，李鸿章上折为程学启请恤，诏旨追赠为太子太保，入祀昭忠祠，宣付国史馆立传，又加三等轻骑车都尉世职，予谥忠烈。
