王近山立即用电话报告陈赓，陈赓指示坚决出击！同时派第2营和第1营的1个连火速赶来支援。
11时左右，日军先头骑兵进入伏击区。这次日军警惕性明显比上次高了，凡是可疑之处，都先用掷弹筒和机枪轰击扫射，然后才向前推进。日军边走边打，大道两侧不断响起轰隆轰隆的爆炸声和机枪扫射声。但八路军指战员有了上次作战的经验，人人沉着镇静，个个隐蔽巧妙。即使呼啸的榴弹掠过头顶，在身边爆炸，大家也严守纪律，纹丝不动。不一会，还下起了秋雨，但战士们卧在泥水里，隐蔽如初，丝毫不受影响。
当日军骑兵通过改道庙到达营庄，辎重部队进入伏击圈时，王近山一声令下，伏击部队一起向日军辎重部队猛烈开火，顿时将日军打得人仰马翻，刚刚到达营庄的日军骑兵，看到辎重部队受到袭击，马上回过头来增援。日军骑兵很快发现了3营的指挥所，随即集中火力攻击3营指挥所，侧翼的八路军部队当即开火还击，用猛烈火力压制住日军骑兵。但是日军骑兵的救援行动还是有所成效，辎重部队在骑兵的接应下，有一部分冲过伏击地区逃到平定，还有一部分辎重部队则在后队的接应下逃回测鱼镇。由于这次日军吸取了上次被伏击的教训，沿途的警觉性较高，掩护兵力也更多，加之风雨交加，道路泥泞，增援的2营未能按时赶到，所以只消灭了日军约100多人，八路军伤亡也比上一次多，有20多人。
