日军精锐三浦旅团的惊慌失措很快就过去了。这些经过长时间训练的关东军官兵，本是一支战斗力很强的部队。他们从最初的懵懂中清醒过来，像一头伤口初愈的猛兽，恢复了骄横凶狠、毒辣残忍的本性。
　　老爷庙地段的内藤中队向南边145团据守的高地攻击，龙泽中队也不顾一切地向最近的山头攀爬，狙击枪中队协助龙泽中队向山顶的中国守军精确的射击步枪子弹，八路军不时有士兵中枪牺牲。
　　嘹亮的冲锋号响彻整个战场，伏击部队即刻乘敌陷于混乱之机，适时发起冲击。第685团首先从关沟以北高地迎头截击，歼其先头一部，封闭了日军南窜之路。第687团将敌后尾部队分割包围于蔡家峪和西沟村，并抢占韩家湾北侧高地，切断了日军的退路。第二十五师145团第1、第2营如猛虎下山般冲向公路，于小寨至老爷庙之间，与麇集在公路上的日军内藤中队展开激战。
　　145团第1、第2营全部持有冲锋枪，背插雪亮的大刀，组成冲锋枪队伍杀向敌群，在他们的身后，担负掩护任务的轻重机枪连续不断地把弹雨倾泻向日军士兵，子弹打在山沟山壁，飞溅起片片的泥土和烟尘。
　　内藤中队长（由于新庄中佐去见了天照大婶，内藤临时担任日军指挥）正在进退维谷的时候，却发现中**队已经冲了过来肉搏，无路可退的日军内藤中队长大喜，用力挥舞手中的战刀，督促士兵爬起来发起攻击。日军以两个中队的兵力发动冲锋，狭窄的山沟中密密麻麻挤满了士兵，只见明晃晃的枪刺在炮火映照下发出森森寒气，日军排着密集的队形向前快速推进，两支队伍如同两股激流猛烈地撞击在一起，飞溅出朵朵猩红的浪花。
　　145团第1营三个连的战士冲在队伍的最前面，五百多把冲锋枪喷射出一条条火蛇，组成一张严密的火力网，当者无不披靡，4连百多个手持驳壳枪战士紧紧跟随在他们的身边，长短火力交互掩护，犹如一把利刃把深深地插入日军的阵形当中，后面的2营战士源源不断地向这里涌来，整支队伍形成一个尖锐的三角形，日军仍然死板地按照步兵操典的规定推出子弹，准备用刺刀进行肉搏。冲锋枪和驳壳枪的连续射击声中，最前面的日军一排排地倒下，敌人这才反应过来，急忙大踏步地后退。
　　有部分日军乘着冲锋枪换弹夹的间隙不要命地冲过来，怪叫着挺枪突刺，用凶猛的拼刺把突击队逼得连连后退，145团第1营的前锋扔掉打光子弹的冲锋枪，抽出背后的大刀一齐大吼唱：“大刀向鬼子们的头上砍去， 全国武装的弟兄们，抗战的一天来到了，抗战的一天来到了！ 前面有东北的义勇军， 后面有全国...冲啊!大刀向鬼子们的头上砍去!杀！看准那敌人，把他消灭！把他消灭！” 就冲进敌群中间，雪亮的大刀片扬起落下，鬼子们的头颅、肢体四处飞溅。
　　山呼海啸般的喊杀声和密如蝗虫的子弹彻底摧毁了日军的意志，原本牢牢聚集在内藤中队长身边的近千名士兵发现白刃战并不能占到便宜，于是立即四散奔逃，有的直接跳进公路旁的土沟里面，借着沟壁的掩护，在泥泞里面撒腿狂奔，有的直接跑到山壑中间的坟堆里面，利用天然的工事来抵抗。大约两百多名凶悍的日军在军官的指挥下，冲上路旁一个小山坡上，然后把两挺重机枪架在两个坟堆上，向追击的中**队猛烈扫射，其他日军纷纷抢占有利射击位置。
　　十几名战士倒在山坡下，冲锋部队急忙隐蔽起来与日军对射，然后请求迫击炮支援，几门迫击炮一轮炮击之后，两个坟堆连尸体带棺材以及两挺重机枪一起飞上了天，侥幸逃脱的日军直接伏在自己人的尸体堆上开枪射击，阻止对方靠近。
　　轻重机枪把一排排的子弹打了过来，在火光冲天的山坡中溅起满天的火星和烟尘，战士们手中的武器不停把大量的子弹打在日军的藏身之处，日军一个接一个被击毙，最后，脸上被弹片削去一块肉的日军军官内藤突然高举着战刀从尸体堆中跳了起来，向着最前面的中国士兵冲了过去。
　　‘乒！’枪口猛烈地跳动一下，内藤的胸口出现一个血洞，他的身体摇晃了一下，随即发出濒死的嚎叫，如同被砍倒的树木一样笔直地倒了下去。
　　这时，在八路军685团伏击的路段，被打懵的日军步兵大队显示出确实是训练有素的部队，在失去大队长指挥的情况下，自觉形成小组，3人一组，背靠背，与八路军的战士们刺刀拼杀。八路军战士杀伤3个敌人，也差不多要付出相当的代价。而一些班排一级的小股日军，居然很有战术意识地寻找八路军薄弱环节，主动寻找有利战机。其中一股日军利用地形、地物的掩护悄悄接近我685团一营的机枪阵地，突然发起进攻，竟然把八路军军的一个机枪排的阵地夺了过去。并且，被打晕的日军开始清醒过来，迅速集结，凭借汽车作掩护，运动着朝公路附近的制高点冲去。
　　敌人想占领制高点，八路军685团团长杨得zhi立即命令各营占领公路两侧的山头。这时1营已在刘营长的带领下先冲上了公路，他接到命令后，马上指挥1、3连，向公路边的两个山头冲击。山沟里的鬼子也在往山上爬，可是不等他们爬上去，迅速登上山头的1、3连紧接着又反冲下去，一顿猛砸猛打，把这群鬼子报销了。这个营的4连，行动稍慢一步，被鬼子先占了山头。连长在冲锋中负了伤，一排长就主动代替指挥，他用两面夹击的办法，很快把山头夺了回来，将鬼子逼回沟底全部消灭。