坂田联队炮兵阵地在107毫米火箭炮的饱和打击下化为一片火海，意味着日军此次扫荡的先锋失去了最重要的远程火力支援。坂田大佐虽然惊怒交加，但武士道的傲慢和给航空兵“报仇”的执念，驱使他命令部队继续向新一团阵地发起强攻。
然而，失去了联队级火炮的掩护，日军步兵的冲锋在新一团的立体火力网面前，变成了自杀行为。
第一阶段：前沿绞杀与侧翼阻击
1. 新一团防御战（对阵坂田联队）：李云龙将火力层次发挥到极致：107火箭炮和120迫击炮进行远程压制；82迫击炮和54式高射机枪（平射）进行中程拦截；近程则由56半、班用机枪和56冲组成无法逾越的火力墙。日军的4门九二式步兵炮和4门九四式迫击炮（大队级火力）在试图架设时，就被新一团精准的82迫击炮逐一敲掉。坂田联队伤亡惨重，被牢牢钉在阵地前。
2. 阻击混成旅团（385旅、独立团等部队）：与此同时，日军为解坂田联队之围，命令其独立混成第3、第4、第9旅团从左右两翼加速推进，企图撕开八路军防线。
* 右翼： 独立混成第3旅团一头撞上了孔捷的独立团。独立团利用新换装的自动火器和营属82迫击炮，在有利地形上节节阻击。当日军集结兵力试图强攻时，配属独立团的旅属120毫米迫击炮发挥了关键作用，几轮急促射就将日军的进攻队形炸散。
* 左翼及纵深： 385旅以及晋冀豫军区部队，在师属76毫米榴弹炮的远程支援下，对独立混成第4、第9旅团进行了顽强的阻击和反冲击。八路军战士利用56半的射程和精度优势，在远距离上大量杀伤日军，使其无法有效与新一团正面的坂田联队靠拢。
第二阶段：战略合围与炮火决胜
129师师长抓住日军主力被前锋吸引、两翼援军进展受阻的战机，果断下达合围命令：
* 主力迂回： 命令386旅（欠新一团）等主力部队，从战场侧后大胆迂回，彻底切断第36师团及伴随作战的混成旅团与其后方基地的联系。
* 炮火主宰： 被围的日军第36师团长企图集中其师团属的山炮联队（由师团本身和三个混成旅团凑集，共36门四一式山炮），在谷地建立炮兵阵地，准备掩护突围。然而，其动向被八路军侦察兵发现。师长亲自指挥师属76毫米榴弹炮营、总部105毫米榴弹炮团、152毫米加榴炮营，共计50门100毫米以上口径的重炮，在8-12公里的安全距离上，对日军炮兵阵地进行了毁灭性的覆盖射击。日军的四一式山炮（射程仅6公里）根本无力还手，36门山炮在短时间内几乎全军覆没。日军失去了最后的炮兵支撑，士气彻底崩溃。
第三阶段：总攻与追击
八路军各部趁势发起总攻。拥有绝对火力优势的八路军战士，以班排为单位，灵活穿插分割，清剿负隅顽抗的日军。战斗持续了两天一夜。
* 被围核心部队： 第36师团主力及部分配属部队大部被歼。
* 外围混成旅团： 独立混成第3、第4旅团在遭受重创后，与部分第9旅团残部利用夜色和复杂地形，丢弃重装备，分散突围逃窜。八路军各部转入追击和搜剿。
战果统计（更新版）：
* 毙伤日军： 约 人（其中包含第36师团部分主力、坂田联队长等多名佐级军官，以及三个独立混成旅团的大量有生力量）。
* 俘虏日军： 120人（多为伤员，且此战日军因顽抗和绝望，俘虏较少）。
* 我军伤亡： 阵亡约680人，伤约2200人。敌我交换比依然保持绝对优势。
* 击溃敌军： 重创日军一个师团和三个独立混成旅团，使其短期内丧失进攻能力。
主要缴获（更新版）：
* 火炮： 缴获完好的四一式山炮 12门，九二式步兵炮 25门，九四式迫击炮 35门，掷弹筒 250余具。
* 枪械： 三八式步枪约9000支，歪把子轻机枪160挺，九二式重机枪35挺。
* 弹药： 各类子弹近200万发，炮弹近万发。
* 物资： 电台8部，骡马700余匹，粮食、药品、军大衣等物资堆积如山。此外，还缴获了大量被溃敌丢弃的步枪、轻机枪等武器。
* 重要文件： 缴获了第36师团及混成旅团的部分作战地图和密码本，具有极高情报价值。
战役影响：
此战，八路军首次以师级规模的正面作战，重创了日军一个主力师团和三个独立混成旅团。此战彻底扭转了华北敌后战场的战略态势，日军华北方面军遭遇前所未有的惨败，从此再也不敢轻易组织大规模兵力深入根据地腹地。山西抗战的主动权，真正掌握到了中国人民的手中。
师长在战后总结大会上激动地说：“这一仗，打出了我们八路军的新气象！打出了中华民族的志气和威风！我们要感谢林默同志，他带来的不仅是武器，更是胜利的保障和信心！”
而此刻，林默正在黄崖洞，与兵工厂的工程师们一起，看着第一条子弹生产线流出的第一发合格的7.62毫米子弹。他知道，内在的、可持续的造血能力，才是最终胜利的基石。内外的结合，正将历史推向一个全新的方向。