天亮前，一一五师终于到达指定阵地。按照作战计划，一一五师大部分兵力隐蔽于东南山地，同时派一支部队穿过沟底通道，占领河南镇以北的一处高地，造成居高临下、两面夹击之势。林彪将师指挥所设在沟道东南的一个山头上，在那里，通过望远镜，可以鸟瞰战场全景。

　　清晨，大雨初歇，群山一片寂静，几株孤零零的小树在秋风中冷得发抖。7时左右，沟道上传来隐隐约约的马达声。不一会儿，一百多辆汽车隆隆地开进沟道，汽车后又是二百多辆大车，再后面是驮着炮弹的骡马和骑兵。总共四千多名日军士兵在太阳旗的引导下，大摇大摆地走进了林彪布下的口袋。

　　这时，伏击部队的报告不断传进师指挥所。当日军已全部进入一一五师的埋伏圈后，林彪立即下令：

　　“攻击开始！”

　　随着林彪一声令下，顿时，机枪、步枪一齐开火，枪炮声响彻山谷。八路军的突然发起攻击，使日军措手不及，指挥系统一时失去指挥，只得仓促应战。

　　板垣二十一旅团毕竟是一支有丰富战斗经验的部队。他们很快从懵懂中清醒过来，疯狂地进行反扑。日军官佐举着军刀拼命地嗥叫，试图组织反冲锋抢占高地。双方展开了血战，白刃对刺，刀光血影，不断有人倒下。他们用拳头，用牙齿，用石头，拼命想消灭对方，直到力尽命殒。

　　残酷的战斗一直持续到当日正午。日军终于抵御不住从未遇过的八路军的猛烈攻击，弃下一千多具尸体，落荒而逃。