9月28日，第九战区调集12个师合击万家岭地区之敌，国军各部从各方向发起向心攻击。
10月1日清晨四时，天空星星还在闪烁，日军开始向防守大、小金山及万家岭一带的欧震第四军进攻。约八百多名日军，窜至狮子崖、肉身观一带高地，企图攻击90师之左侧背。
5时，90师发觉这股日军后，命令一团由层岭向肉身观、狮子崖的日军进行反冲击。另抽调杨一曾营向肉身观东北的日军进行侧袭。同时还抽调韦团之曾营，由万家岭、聂村（今天的聂桥）、任村向日军进行背袭。日军见攻击不成，遂据险顽抗。
90军一团及杨一曾营奋勇攻击，血战约11个多小时，击毙日军300余人，至17时，将肉身观、狮子崖一带阵地完全占领，残余五百余名日军退至狮子崖以西的扁担山，凭险对抗。
于此同时，瑞武线上的日军27师团东援被32军击退。106师团预感到前景不妙，师团长松浦发电，请求飞机支援助战。但此时执迷不悟的他，并未想到拼全力返回突围。
10月2日6时，90师一团向扁担山日军发起进攻，激战四小时，攻至山腰，日军退至山顶，召唤飞机、和大炮火力支援。这时，约一千日军赶来增援扁担山日军，同张团的黄营展开白刃战，三小时后，黄营战士伤亡殆尽。不久，我军102师的许团之两个营赶来增援，缓解了1团的压力。
晚上廿点，日军步炮兵协同夜战，向大、小金山及狮子崖一带阵地猛烈地攻击。但均被击退，无功而返。但1团也未攻占扁担山。
10月3日上午8时，90师3团由大金山向靠背山、面前山、杨家坂防守的日军攻击。
下午3时，将这些阵地完全攻占，占领了万家岭北端高地，日军退至万家岭西端，在熊村、田铺芳、箭炉苏一带凭险顽抗。
子夜12时，第74军58师348团以奇袭方式，一举突入日军阵地。与日军展开夜间肉搏战。杀死日军五百余名。占领了箭炉苏以西的高地，由于该高地受到万家岭制高点及西端高地的俯射，全团伤亡很大，但仍然击退了日军夜间发动的七八次进攻。
10月4日上午7时，日军向占领杨家坂东端高地的90师进攻。到下午3时，韦团伤亡甚重。昨日进攻的成果尽数陷落。不过扁担山的五百名日军向我军发动的反攻，未能得逞。
10月5日上午，日军步、炮、空联合作战，猛攻74军51师（缺1营）占领的背溪街、长岭一带阵地。74军以344团和343团之第三营正面抗击。343团的第一、二营向进攻的日军进行侧逆袭。击毙日军三百余名。于此同时，扁担山的五百日军和大金山下的日军也向中国军队阵地发起攻击，均被击退。入夜，中国军队其他部队也向万家岭的日军各个阵地发动攻击，激战彻夜。
10月6日，日军飞机更多，掩护日军二千多人向张古山74军防守的张古山阵地猛攻，日机轮番轰炸，守军大部阵亡。这天日军还向大、小金山的中国军队进行了空中攻击。守军在空袭中避开了锋芒，损失不大，有惊无险的是——一颗炸弹落在90师师部所在地金山寺的天井中间，却未爆炸，师长及高级参谋人员均安然无恙。日军在向其他方向的突围中，均被中国军队进退。
10月7日，双方展开了包围战以来最激烈的交战。凌晨1点30分，日军就开始向74军58师占领的碉堡山进攻，另有三百余人向杨家坂、大金山的90师韦团进攻，均被击退，日军伤亡约百余人。
早晨6时，中国军队的第三期攻击开始了。从隘口街秘密运动过来的66军从北，74军从南，第四军的90师从东，91师从西，向被包围的日军发起了猛攻。日军拼死顽抗，并召唤飞机以密集轰炸支援。同时空投给养。但仍无法改变战场态势，是日，从白天战至夜晚，又从夜晚战至第二天，日军折兵2500余人，其中1100余为第四军所消灭，其余大部为74军消灭。
这天打得最激烈的，当属74军，这天晚上七点，74军以153旅为进攻主力，151旅（缺302团）为预备队，向长岭的日军阵地发起攻击。另有一部绕过张古山，向背溪街日军阵地发起进攻。意图是截断日军和106师团司令部的联络。由于153旅是新锐之师，进展较为顺利，虽然日军有五个中队防守长岭高地，但经153旅反复猛攻，600余名日军全部被击毙。长岭阵地被我军收复。
日军第106师团长淞浦淳六郎中将见形势危急，而正面进攻部队又无进展，便迅速放弃原定计划全力突围，为了迅速脱离中国军队的包围圈，淞浦淳六郎中将把突破口选在了74军58师和301团共同防守的张谷山，一场可怕的战斗又降临到了周士锋的身上。
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