5月29日，日军39师团向牛场坡、朱家坪大举进犯。牛场坡群山逶迤是朱家坪的屏障，朱家坪层峦叠嶂地势险峻，是石牌的外围。日军兵分两路，一路由彭家坡迂回牛场坡，另一路从响铃口、柏木枰正面攻击牛场坡。11师凭借有利地形，与日军在牛场坡激战竞日。日军在飞机掩护下，向牛场坡主峰阵地连续猛攻，守军因伤亡惨重而被迫放弃牛场坡。由于失去屏障，5月30日朱家坪也被日军攻占。
与此同时，日军第3师团强攻制高点天台观，天台观的守军在被日军切断与主力联系的情况下，死战不退，最后全部壮烈牺牲。日军攻下天台观后，继续向11师的二线阵地八斗方突进。
战至5月30日，日军已经接连突破石牌的外围防御，开始强攻石牌要塞。这回日军改变战术，先是派出若干小股部队进行试探性进攻，只要发现守军的一点空隙或是薄弱之处，就立即投入后续部队进行密集冲锋，因此战斗相当惨烈。就在战斗最激烈的时候，陈诚给胡琏打来电话："守住要塞有无把握？"胡琏斩钉截铁地回答："成功虽无把握，成仁确有决心！"
最惨烈的战斗就发生在曹家畈附近的大小高家岭，双方数千人曾经在这里展开了三个小时的白刃肉搏，这是整个抗战期间规模最大的白刃战。日军历来是以擅长白刃战而闻名，但在这场惊天地泣鬼神空前惨烈的肉搏战中，11师官兵却硬是凭着视死如归的无畏精神赢得了胜利，当这场白刃战落幕时，足足1500名中国士兵倒在了这片景色壮美的土地上，而阵地依然在中国军队手里。同样日军也付出了1000多人阵亡的代价，双方遗留的尸体在战场上层层叠叠，触目惊心。
