我们足足拼了半个小时，鬼子顶不住了，纷纷钻到车下，我们乘机直奔老爷庙。占领老爷庙的一小股敌人见我们开始往上爬，就机关枪扫个不停，沟里的鬼子也从后面涌上来。这时2营从侧面冲过来，消灭了涌上来的敌人。我们没了后顾之忧，继续前进。我带着两个班的战士冒着弹雨，匍匐前进，在离山顶不远处向敌人投弹。敌人的机枪哑了，他们就端着刺刀冲下来。有经验的人都清楚，这种依托阵地的反冲锋是很厉害的，但我们的人多，三五个战士对付一个鬼子，一个鬼子最少也要挨上两三刺刀。我们占领老爷庙后，居高临下进行攻击，打得沟里的鬼子无处藏身。
日军此时方才如梦方醒，明白了制高点的作用，急忙组织起几百人进行军团冲锋。脚穿皮靴的日军，爬山的速度极慢，在八路军的近战射击下，根本形不成威胁。
激战至下午3点，八路军发起总攻。鬼子再也顶不住了，纷纷溃败下去。这时枪声稀了，喊声也渐渐弱了，鬼子是在做最后的垂死挣扎。除一部突围外，被包围在沟里公路上的日军全部被击毙，居然无一人被俘。
这么大的伏击战没有抓到一个俘虏，在红军战史上尚无先例。可见日军的顽抗到了何等地步，双方搏杀的残酷程度由此可见一斑。时任第686团组织处股长的欧阳文回忆道：
战前我们给战士作动员，说是要优待俘虏，我们准备要抓1000个俘虏好送到全国各地去作展览。结果一个也没抓到，这时的鬼子还真有点"武士道"精神，到死都不投降。我亲眼看着我们团的一个副营长背起一个鬼子的伤员往后走，结果被鬼子把耳朵给咬下来了，气得旁边的一个排长一刀把那个鬼子的脑袋给砍下来了。
此役，第115师发挥了善于近战和山地战的特长，保证了战斗的突然性，以劣势装备一举击毙日军精锐板垣师团第21旅团千余人，击毁汽车百余辆、马车200辆，缴获九二式步兵炮1门、轻重机枪20多挺、步枪1000余支、军马50多匹，以及其他大批军用物资。
