Несмотря на подавляющее превосходство грузин в живой силе и огневой мощи, неподготовленность города к обороне и малочисленность его защитников, гарнизон Цхинвали и российские миротворцы оказали ожесточённое сопротивление, нанеся противнику в уличных боях значительные потери: было подбито до 10 танков Т-72 и уничтожено большое количество живой силы противника, сбито 2 штурмовика Су-25 ВВС Грузии. Еще 2 танка Т-72, БМП-2 и БТР «Кобра», были захвачены. Батальонные тактические группы 19-й мотострелковой дивизии очистили объездную дорогу и высоты в районе Зарской дороги на Рокский тоннель. Танки начали обстрел грузинских войск в городе. В 16:58 министр иностранных дел Грузии Эка Ткешелашвили призвала зарубежные страны оказать давление на Москву, дабы прекратить «прямую военную агрессию» на грузинской территории. Министр иностранных дел РФ Сергей Лавров напомнил, что Грузия еще утром в пятницу призывала Россию выступить в роли миротворца. «Мы это и делаем», — сказал Лавров. К 17:00 в югоосетинской столице оставались отдельные очаги сопротивления, в основном это были потерявшиеся бойцы и отколовшиеся мелкие группы, которые периодически поддерживала грузинская артиллерия. В это же время на северную окраину города вошли первые подразделения российской армии. Подход к месту боевых действий подразделений армии Южной Осетии, добровольцев и (к исходу 8 августа) группировки 58-ой армии в составе двух усиленных батальонных тактических групп 19-й гвардейской мотострелковой дивизии позволил значительно усилить гарнизон Цхинвали и обеспечить развёртывание на ТВД основной группировки российских войск, привлечённых к миротворческой операции по принуждению Грузии к миру. Неплохое взаимодействие отмечалось также во время деблокирования и очистки Цхинвали. Отдельно необходимо сказать о действиях батальона чеченского спецназа ГРУ Генштаба ВС РФ «Восток». Подразделение действовало на улицах города, успешно выбивая и нейтрализуя группы противника, включая спецназ и корректировщиков огня. Ямадаевцы, вооруженные «Шмелями» и РПГ, были готовы нанести урон танковым подразделениям МО Грузии, но грузины уже не были способны в третий раз бросить крупные силы в город.
К 18:00 8 августа в зоне конфликта появилась Сенакская II бригада. Их задачей был контроль именно западного направления, что подразумевало оказание помощи в обеспечении безопасности Кодорского ущелья в случае необходимости. Поздней ночью 8 августа II бригаду подняли по тревоге и устным приказом определили задачу о входе в зону конфликта.
К 19:00 вечера ущелье Диди Лиахви полностью было покинуто всеми грузинскими вооруженными подразделениями.
К 20:00 подавленные и деморализованные части МВД и безопасности были вынуждены отступить к Никози. Усталость, жажда, невнятные приказы и бессмысленные передвижения (стоит отметить, что с 06:00 по 20:00 спецотряды МВД 5 раз вводили и выводили из Цхинвали). Российские части приступили к уничтожению грузинских войск на высотах вокруг города, подавлению грузинской артиллерии, уничтожению бронетехники и блокированию грузинских сёл. Российская артиллерийская группировка имела ограниченные задачи. К примеру, системы залпового огня выпускали в одном залпе не более четырех снарядов. Такая деликатность получила объяснение опасением получить жертвы среди мирного населения, причем не только осетинского, но и грузинского. Вероятнее всего, невысокая интенсивность артиллерийского огня объяснялась отсутствием разведывательных данных (координат) целей для стрельбы, поскольку оптическая разведка артиллерийских подразделений в условиях закрытой местности малоэффективна, а другие средства разведки (звукометрическая, радиолокационная, воздушная) не применялись ввиду их отсутствия в частях. В общей сложности на 8 августа группировка российских войск в Южной Осетии состояла из 4 тыс. человек, более 100 единиц бронетехники, ее поддерживали не менее 100 единиц ствольной артиллерии и более 20 систем залпового огня, из которых половина — тяжелые системы типа «Смерч» и «Ураган».
К вечеру российская армия и ополченцы приступили к ликвидации остатков грузинских подразделений в городе. Завязались позиционные бои на северной окраине города и прилегающих с запада высотах, продолжилась артиллерийская контрбатарейная борьба. Цхинвали продолжали обрабатывать танками, артиллерией, авиабомбами. В окрестностях шли ожесточенные бои. В какой-то момент грузинские войска покинули город, но затем предприняли довольно успешную танковую контратаку, чему способствовала и относительная медлительность развертывания российских войск.
К 22:00 Российские войска взяли Цхинвали под полный контроль.
9 августа.
Положение грузинских войск к утру 9 августа. Часть подразделений переведена к Гори и Шотацкаро, другая часть расположилась в Земо Никози. Передовая боевая линия проходила с юго-запада (слева от церкви Земо Никози) на километровом фронте. С направления Хетагурово — Знаури IV бригада (кроме 43-го батальона) полностью выведена сначала в район сосредоточения у
