而蒋介石的日子也不好过，一担心张谷山被日军突破，二是在十几万中国包围大军后面，大量的日军正在进行反包围，如果不能迅速消灭106师团，那么中国军队有可能被反围剿。
10日天亮时，日军增援部队——三支日军劲旅——宁贺支队、佐枝支队、铃木支队，由侵华日军畑俊六大将指挥，会同原先在东西两端进攻中国军队的101师团、27师团一起，终于冲破了中国军队阻击的防线，向万家岭杀来。此时日本空军的轰炸机，为了保证坚守松浦的残兵败将不致彻底覆灭。
13日，张谷山主峰阵地
“营长，鬼子上来了。”
一个眼尖的哨兵发出警报。
出乎所有人意料，这次日军居然没有进行火力准备，可能他们已经对火力准备消灭中国军队失去信心。
这次鬼子上来大约有200多个，而且分成20个小组，个小分队相互交替前进，原来，现在日军学聪明，由于土地松软大规模进攻容易成为守军靶子，现在他们分成小队相互掩护前进，这种新战法很快给守军带来麻烦，为了防止日军过于靠近，在300米处，守军就开始射击，而日军则马上卧倒还击，同时用炮击炮轰击，一营损失不断加大，最后，周士锋马上叫来小东北侦察排几个神枪手，用狙击方法，只打机枪手和军官，加上新布置的那挺重机枪处于死角，日军无法射击到，所以一旦想冲锋马上受压制，没冲锋受点击，很快退下去，留下50几具尸体。
没过几分钟，日军又以这样队形上来，又被打退。
接连几次，周士锋发现自己的弹药已经不多，原来这种打法很消耗子弹，现在有的战士已经没有子弹，手榴弹也快没了。
“没子弹了”，一个战士大声惊叫。
“我也没有了。”接着不断有人汇报没子弹了。
没有什么比面对敌人进攻，而自己的枪变成烧火棍更可怕的了，一时阵地有些惊惶失措的气氛。
“慌什么，没子弹不是还有刀吗，你们看看我们已经死去那么多弟兄，难道我们就此放弃吗，你们对的起死去的弟兄吗？”
望着周士锋从容镇定的表情，所有战士很快恢复镇静。
“我们要用鬼子的血来血债血还！”
“血债血还！”
“血债血还！”
到了中午，周士兵锋命令战士吃完最后的一份干粮，把剩下的子弹留给受伤的战士，让他们守在阵地上，其他人把衣服脱掉，身子在战壕里滚一圈，浑身都是土灰，很快，个个活象个泥雕。
“上刺刀！”
周士锋冷冷对营利最后这200敢死队下命令，战壕里很安静，战士很快上好刺刀，眼睛起刷刷看着周士锋
“弟兄们，我们已经坚持到弹尽粮绝的地步，我知道大家都是真正汉子，以后不论是谁留下来，就带死去的弟兄照顾好他们的家人。”
一些小战士开始哭泣，也许他们想家了。
出发！
在受伤战友的眼光中，200人顺着战壕慢慢往山下爬，由于是身上都是土，和山上颜色一样，日军根本没发现。
敢死队到了半山腰就停了下来，纷纷躺在尸体边，静静的等着日军的进攻。
此刻，日军最后一次的大规模进攻正在酝酿中，因为日军已经知道中国军队弹药快用尽了，所以准备一举拿下这个阵地。
下午1点，日军飞机飞临张谷山开始猛烈轰炸，接着是密集的火炮。阵地上又是一片火海
这样一幕蒋介石这两天已经看了几十次，每一次他都心里微微颤抖，他担心阵地丢失，因为这样的轰炸不能把整座山毁掉，也可以让它松动松动。
和以往进攻不一样，这次飞机轰炸完没有离开，而是在上空盘旋，已随时对出现的中国军队进行攻击。
对这种势头，蒋介石和一班高级将领都知道，这次进攻非同小可，大家又开始沉默了，宋庆龄似乎预感到什么，放下望远镜，双手合并在胸前祈祷。
日军的步兵出现了，800多个密集的向山腰走来，他们准备到山腰后在分成几个战斗小组。
现在，他们几乎很放松的密集向山腰走来，进入山腰，就当日本兵准备分队的时候，突然间，身边响起了一阵猛烈的爆炸声，这是那天晚上夜袭时从鬼子缴获的炸药包，周士锋把它埋在地下，5个炸药包成为五个威力巨大的炮弹开花在密集的日军中，接着是一阵的手榴弹，这是1营最后的手榴弹了，日军纷纷倒下，没死的开始四处散开
就在这时候，尸体堆里冲出200多个全身黑摸摸的中国军队，个个浑身是血，面目因为多日为洗而狰狞，初看有如厉鬼，端着刺刀，挥着大刀，猛的向混乱的日军扑过去。
鬼子开始呼叫空中支援，但是空中的日军飞行员开傻了，双方扭成一团，根本无法投掷炸弹。着急在空中盘旋却无能为力。
这时候在74军指挥所观察的蒋介石和一班高级将领也惊呆了，他们没想到周士锋敢这样出牌，主动伏击。
“娘希匹，真是奇才，奇才！”蒋介石高兴的骂一句。
“是啊，这个营长的用兵方式真是古今少见啊！”
这些久经战火的老将们无不惊叹。
同时，他们的悬着的心也落下来，因为，由张灵浦率领的305团敢死队已经从张谷山后的悬崖上去，很快就能支援1营。
厮杀声震撼着整个山谷，中国军队个个视死如归，战场混乱成一片，日军指挥官望着眼前情景目瞪口呆，简直不敢相信，这就是平常交手的中国军队？以前中国军队防守就是死死呆在战壕里，任由日军炮火轰击而死伤惨重，而眼前这支部队指挥官根本不是这样，他没有按规则出牌。
血腥的厮杀经过半个小时，日军退下去了，留下400多具尸体，一营200人敢死队剩下60几人回到了战壕。
这时他们的任务已经结束了，以为张灵浦的援军上来了，而且围剿也进入尾声。
在最后的几天里，日军在冈村宁次的严令下，每天廿四小时不间断轰炸刘鞔鼓周边廿里的战场，使得没有制空权的中国军队被猛烈地轰炸钉在阵地上不能动弹，尽管74军和66军组织了敢死队进行了最后的突击，但是，由于刘鞔鼓是松浦师团的的司令部，且日军防守阵地因缩小后防御的火力密度更大，加上中国军队又无重炮和飞机的火力袭击，致使这两个军的突击无法奏效。这时，歼灭战的主要目标已经达到，如果伤亡也很惨重的中国军队再不撤出战斗，就有被日军反包围的危险。
10月13日，薛缶果断命令66军掩护全军撤出战斗。于是，惊天地，泣鬼神的万家岭战役画上了句号。
蒋介石在收到万家岭大捷的电报后，口授电报给前线的一兵团将士：“查此次万家岭之役，各军大举反攻，歼敌逾万，足证各级指挥官指挥有方，全体将士忠勇奋斗，曷胜嘉慰……”
这场战役，中国军队共歼灭了日军106师团的四个联队——123（木岛）联队、145（池田）联队、147（圆田）联队一部、步兵第113（饭野）联队，和所参战的配属部队。战后日军战场搜寻，日军官兵尸体有八千余具。仅松浦司令部不足千余人逃脱了覆灭的命运。是役，中国军队共缴获轻重机枪二百余挺，步枪三千余支，山炮十六门，迫击炮廿八门，战马三百余匹，生俘日军倒不多——仅一百余人。这恰恰说明了战斗的残酷（九千日军投降的极少，大部都战死）。
是役一扫中国军队作战无能的论调。无论是国内还是国际都给予中国军队以很高的评价。倒是日军101、106师团从此背上了“弱兵之旅”的阴影。连这次战役的始作俑者——冈村宁次也不得不感叹：中国军队确实想象不到的使人敬佩。他在回忆录中也承认：106师团遭受了中国军队覆灭性的打击。
北伐名将叶挺评价：“万家岭大捷，挽洪都于垂危，作汉江保障，并与平型关、台儿庄鼎足而三，盛名当垂不朽。”
重庆媒体根据日军报道，将1营称之为黑色魔鬼，日军感慨张谷山之敌营长为前所未见之中国悍将！
当然，中国守军装备寡劣，伤亡也不轻。许多部队被打残了。
10月14日，蒋介石电告全国各地国民党军，称：“……敌之损失综合各方报告：四联队长伤二、亡二，旅团长沼田德重负伤，生死莫卜……是则74军301团1营之壮绩，周营孤军血战，已获得超出之代价，尤其精神上足使敌确认我愈战愈强，抗战精神，历久弥增，令其气短。……”
蒋介石看来已被1营英勇的战斗深深打动，赞美之辞溢于言表。并号召全军发扬1营精神，“各奋英勇”，杀敌报国。
74军、周士锋被通令全军，获得嘉奖，周士锋晋升为中校301团团长。周士锋威名远播，成为当时无数热血爱国青年崇拜偶像。
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