À la suite de la défaite sur les Plaines, le gouverneur Vaudreuil se demande comment réagir. Quelle devrait être la suite des choses? Son premier réflexe est d'envoyer un message à Montcalm, qui est mourant. Celui-ci n'a pour réponse que de proposer trois options: réattaquer immédiatement l'ennemi, regrouper les troupes en amont du fleuve à la rivière Jacques-Cartier ou capituler au nom de toute la colonie. Même s'il est partisan de la première option, le gouverneur se laisse convaincre par ses officiers réunis en conseil de guerre qu'il était préférable de regrouper les troupes à la rivière Jacques-Cartier. Vaudreuil sonne la retraite à 18 h 00. Avant, toutefois, il envoie au commandant de la ville, Jean-Baptiste-Nicolas-Roch de Ramezay, les termes de la reddition qu'il faudrait négocier avec les Britanniques127.
Pendant ce temps, le chevalier de Lévis apprend la nouvelle et quitte immédiatement Montréal pour rejoindre les troupes. Le nouveau commandant des forces françaises arrive à la rivière Jacques-Cartier le 17 septembre. Il prend alors la tête de cette armée désorganisée. Selon lui, ce fut une erreur de quitter Québec. Il faut à son avis y retourner afin d'éviter le pire : que les Britanniques prennent la ville. Même que s'il s'avère impossible de la défendre, il faudra la détruire afin que l'ennemi ne puisse y passer l'hiver. La décision est donc prise et l'armée se met en marche en direction de Québec. Lévis arrive toutefois trop tard.
Le 15 septembre, soit deux jours après la victoire britannique sur les Plaines, et pendant que ces derniers se préparent à faire le siège de Québec, le chevalier de Ramezay, commandant de la garnison de la ville, convoque ses officiers en conseil de guerre. Les pressions sont énormes de la part des habitants pour que l'on rende la ville. Ceux-ci ont subi de lourdes pertes durant les bombardements de l'été et sont moralement et physiquement épuisés. De plus, cette fois-ci, les bombardements ne proviendront plus de l'autre côté du fleuve, mais de beaucoup plus proche : des Plaines. Enfin, les provisions manquent et on ne voit pas comment les fortifications pourraient résister au siège128.
Au conseil de guerre, 13 des 14 participants sont favorables à la reddition de la ville. Le 17 septembre, vers 15 h 00, de Ramezay envoie donc un messager aux Britanniques leur proposant une capitulation. Celle-ci est signée au matin du 18.
Articles de la capitulation de Québec :
C'est durant sa marche vers Québec que Lévis apprend la nouvelle de la reddition de la ville. Il doit donc rebrousser chemin et retourner à la rivière Jacques-Cartier. Vaudreuil poursuit quant à lui son chemin jusqu'à Montréal où il passera l'hiver.