這一天的進攻中，盡管有通訊切斷造成誤炸等種種的不順利，日軍步兵部隊還是拼死向前推進了兩公里，距離河岸也就是二三公里了。(Www.iaaiou.om)東北軍在日軍空軍、炮兵和步兵全面總攻下，全線向后撤退。小松原中將命令步兵各部隊，在日落前鞏固已戰領的陣地；炮群相應向前推進，掩護步兵第二天拂曉向河岸攻擊。第二天早8時，日軍又全線猛攻，目標是桑葉河浮橋。日軍的飛機和炮群一齊壓上橋頭，炮火來勢之猛，超過前一日。盡管東北軍遠射程火炮不斷地轟擊日軍重炮陣地，但是煙勇少將的炮群仍然將炮火集中在兩河匯流處一帶，炮彈有如急風聚雨，河上象開鍋下餃子，無數水柱騰空而起。終于，浮橋被擊中，橋板飛向高空，在黑煙裹脅下又紛紛下落。橋頭的中國守軍和高射炮部隊，忙向西岸的堪布拉爾特退去。這時約有一個大隊的日軍步兵，順勢沖過浮橋，進入堪布拉爾特山腳，企圖上山奪取臺地上的東北軍大炮。一小部分敢死隊攜帶著反坦克手雷和炸藥包，則一過河便向北插去，以分散東北軍注意力。這時西伯利亞駐屯軍前線部隊的少壯軍官們，認為空中和地面的戰斗已經得手，準備繼續擴大戰果，實現最初制定的圍殲桑葉河東岸全部中隊、渡過桑葉河，進到西岸消滅東北軍預備隊和奪取并擴大桑葉河西岸的登陸場以保障之后行動的戰役目標。
然而，出乎意料的是。過河進攻堪布拉爾特高地的部隊剛沖到高地半坡上，從堪布拉爾特東、西山口及平坦的山頂上，涌出數百輛坦克、步兵戰車和裝甲車，布滿了山野。這是姜登選少將的第11坦克旅和莫德聲上校的第8機械化步兵旅。坦克車上的火炮和步兵戰車裝甲車上的機關炮。噴吐著榴霰彈和燒夷彈嘩嘩地壓過來，機槍彈如同下雨似地潑向沖鋒的日軍。日軍各個自殺攻擊班的“肉彈”沖上來和中國戰車同歸于盡。但是中國坦克、步兵戰車和裝甲車并不后退，而是形成包圍圈，將日軍大隊往桑葉河上趕，后退的東北軍步兵和東北軍騎兵也從兩翼包抄過來。姜登選少將的先導坦克，率領著坦克群向河岸沖去。這時，三名“肉彈”沖上來，兩名立刻被坦克上的機槍掃射打死。另一名“肉彈”滾出射線，將地雷拉響，一個箭步靠近了姜登選少將的坦克，只見火光一閃。“轟轟”兩聲炸響，坦克不動了，濃煙烈火團裹著炸毀的坦克。姜登選少將和全體坦克乘員壯烈犧牲。
盡管日軍敢死隊炸毀中國坦克和裝甲車多輛，也阻擋不住東北軍機械化部隊的反沖鋒。西伯利亞駐屯軍潮水般地涌回浮橋，爭先恐后地退回東岸。中國坦克和裝甲車尾追日軍壓過浮橋。東岸的日軍后續部隊措手不及，在西岸的退兵波浪中穩不住陣腳，全線被迫后退。于是西岸的東北軍大炮又延伸射擊，炮火集中在日軍重炮陣地上。而把潰退的步兵留給坦克、步兵戰車和裝甲車去驅趕碾壓。
日軍陣地全線崩潰，兵敗如山倒。西伯利亞駐屯軍司令部無奈地下達了“立即停止進攻。占領東岸戰線，構筑陣地。準備持久戰”的命令。
日軍總攻失敗后，被迫退回桑葉河東岸構筑防御設施，組織防御，東北軍則乘日軍立足末穩，發動了全面反攻。
為了大反攻，中國最高統帥部將第37裝甲軍擴編成第l集團軍，組成了諸兵種合成的大兵團，鐘離衛被任命為第1集團軍司令員。
1942年11月20日，東北軍隊集中兵員157000人，坦克1498輛、步兵戰車和裝甲車1385輛、大炮和迫擊炮1542門、飛機1515架，發起了對日軍的反攻戰役。
鐘離衛把他的全部進攻兵力分成了3個集群，從中央、南路和北路三個方面向日軍陣地猛攻。反攻的總兵力為175個步兵營，160個騎兵營。
日軍在中線、南線和北線集結的防御兵力有75000人，機槍1283挺，大炮300門，飛機310架。
11月20清晨5時46分，東北軍首先對日軍第6軍團的高射炮陣地進行猛烈地炮擊，接著以750架轟炸機和100架戰斗機向第6軍團的前沿陣地轟炸掃射。
8點15分，東北軍各種口徑的火炮和迫擊炮向日軍陣地轟擊。
8點30分，中國空軍第二次向日軍前沿陣地轟炸掃射。使日軍綿延40公里的前沿陣地全部籠罩在濃烈的煙火之中。
日軍在東北軍的飛機和大炮的輪番急襲之下，被完全壓制住了。在一個半小時內，炮火無力進行還擊，觀測所、通訊聯系及前沿淺近炮兵陣地均被摧毀。
8點45分，空中升起了紅色信號彈，東北軍裝甲部隊在炮火掩護下，渡過桑葉河，開始全線總攻。從第23師團長小松原中將的司令部直到前沿各高地的據點式陣地都受到東北軍的猛烈攻擊。在日本步兵第64聯隊及第72聯隊等部隊防守的中線陣地——倫巴布爾高地，從早晨6點30分開始遭到中國飛機的猛烈轟炸。炸彈的爆炸煙霧成了半圓形，陣地上什么也看不見了。空襲50分鐘后，數架中國飛機在野戰重炮第6聯隊的陣地上掃射。9時40分，東北軍39架4引擎的“快刀”轟炸機由“金絲燕”戰斗機群保護著又一次飛來空襲。其中有9架轟炸機飛到野戰重炮第l聯隊陣地上投彈，重炮第l大隊的放列陣地被彈片和煙霧覆蓋住了。這時，日軍飛機飛來攔截東北軍尚未飛走的18架轟炸機，東北軍的“金絲燕”戰斗機立刻迎上來開火。6架日本“零”式戰斗機被擊傷，沿低空飛落在草地上。
從早晨中國飛機開始轟炸起，東北軍炮兵也開始炮轟，成排的炮彈在第一線陣地上爆炸著。繼而。又進行縱深炮擊，日軍的視線完全被遮斷，既無招架之功，更無還手之力，只有挨打。
日軍北線的色爾安圖拉高地上，井置聯隊的部隊在經受了中國飛機轟炸掃射和炮擊后；沒等清醒過來，東北軍50輛坦克、10門自行火炮和600名蒙古騎兵從巴蘭崗方向方攻來，東北軍炮兵一個團也從西北方向來攻。這時。不但坦克炮、野炮的炮彈不斷落在陣地上，而且東北軍后方的重炮彈也如炸雷轟頂，成噸地傾瀉在日軍的陣地上，每分鐘大約落下200發炮彈。地動山搖，掩體里的壁土都震松了，戰壕被炸平，整個陣地已沒有任何隱蔽的地方。日軍只能來回匍匐前進后退或滾爬，以躲避炮彈。死傷不斷增加。
到了12時，東北軍炮擊中斷了一會兒，日軍剛覺得緩了一口氣，突然。東北軍坦克從北方突入陣地，混戰開始了。燃燒瓶、反坦克地雷、反坦克炮和手榴彈全上去了。這時，守衛色爾安圖拉高地據點的井置中佐的兵力是騎兵200名、步兵600名、野炮12名。速射炮4門、重裝甲車2輛、13毫米機關炮5門。戰到日落，東北軍才漸漸停止攻擊。
南線的海山高地一帶，東北軍的炮擊一整天都沒有間斷。長谷部的各大隊之間的聯系被切斷，裝備精良的木尾川大隊同時受到空襲和十幾輛坦克的火炮的襲擊，西岸的一個可中國炮兵群也集中轟擊木尾川大隊和石川混成旅團的陣地。近50輛坦克、步兵戰車和裝甲車迅猛地從南方迂回過來，直插到長谷部支隊防守的整個海山高地地區的后方。日本步兵第71聯隊防守的744、757兩個高地的正面，東北軍于19日夜里，在桑葉河上架了4座軍用浮橋，近200坦克、裝甲車和步兵1000余名，沖到第71聯隊陣前。同時，中國飛機在空中不斷投彈掃射，第7l聯隊立即陷于苦戰，傷亡慘重。
從東北軍第一天的攻勢來看，北路兵團進攻巴蘭崗，擊潰了第1警備軍團的3個騎兵團，包圍了日軍固守的色爾安圖拉高地，但是遇到井置聯隊的頑強抵抗；南路兵團擊潰了日軍石川混成旅團，迂回到額爾古特納附近，占領了780高地，完成對海山高地的包圍；中央兵團進展緩慢，各師、旅只前進了500至1500米，東北軍騎兵第6、第8師在打垮了第2警備軍團和石川混成旅團后也停下了腳步。
為了挽回被動局面，日軍做出垂死掙扎。11月21日6時，日軍先后出動各種作戰飛機113架，對中國空軍發動反擊。
但是，自11月20日東北軍發動了強大的空中和地面攻勢后，中國政fu空軍對戰場各個據點和后方，共轟炸256架次，投下炸彈超過86噸。強大的中國空軍機群在數量上是日本的一倍半以上，質量上也較日本飛機優越，新的速度快火力強的機種，大批出現在空中。日本飛機的幾次沖擊波都遭到中國飛機的包圍阻截，轟炸效果遠非戰爭開始大規模的那一次明顯，一點也看不到中國飛機受到沉重打擊的跡象。
因此，從11月22日午后，第2飛行軍團的飛機被迫轉入支援地面部隊的戰斗上，但每次出動都遭到中國飛機集群編隊的包圍阻截。東北軍甚至在靠近桑葉河西岸地區開辟了好幾個野戰機場，只要日本飛機飛臨戰場上空，中國飛機就起飛迎戰，戰場上的制空權牢牢地控制在東北軍手里，日本空軍黔驢技窮，日軍地面部隊失去空中的有力支援，同時受到來自空中的威脅，戰斗陷入了極端的困境。
東北軍發動地面攻勢的第二天，戰斗更加激烈。
北線的色爾安圖拉高地，東北軍遇到井置聯隊的頑強抵抗。這個高地是日軍第23師團在10月1日占領后經過一個半月的經營，用鋼骨水泥構筑了永久性據點式陣地。壕溝交錯，居高臨下。井置聯隊配備重裝甲車72輛、機關炮36門，野炮24門、速射炮14門、騎步兵2000余人，還有后方重炮的支援。11月20日一整天。東北軍反攻不下，鐘離衛上將又從預備隊中將第9裝甲旅和第212傘兵旅派往前線。第9裝甲旅大迂回從巴蘭崗線到色爾安圖拉高地東方，然后向日軍中央陣地后方突擊，以便與從南方進攻的第8裝甲旅在倫巴布爾高地后方會師，完成對日軍中央高地的包圍。傘兵旅則空投到日軍后方占領后勤基地，斷絕前線日軍的補給。同時，重炮部隊加強了對色爾安圖拉高地的轟擊，80公斤重的炮彈連連命中。日軍鋼筋水泥澆筑的掩體陸續被炸毀，井置的戰斗兵員不得不轉移到野戰壕溝里。
到了下午，色爾安圖拉高地上，東北軍炮兵以每分鐘12發的速度炮擊了整個高地工事。在炮彈劇烈爆炸的震憾下。立式壕變成了臥式壕，最后全部被炸平，所有掩體翻了個身，散兵掩體完全不存在了。從中午起，日軍的醫護所就中了炮彈。擔架被炸飛，而急切又找不著備用品，收容傷員已不可能，也運不出去。醫護所擠滿了重傷員。這時，東北軍的火焰噴射坦克突入到陣地縱深。能夠隱藏人的長有灌木柳條的沙溝，在坦克的火焰噴射下。全都燃起了熊熊烈火，坦克后面跟進的步兵用沖鋒槍和機槍掃射著從灌木叢中逃出的日本狙擊兵。日軍陣地上幾乎全是傷員了，人馬不時被炸飛上天空。但是井置部隊死戰不退，敵我已攪在一起，步兵們混戰著，爆炸的濃煙覆蓋著整個色爾安圖拉高地。
南線古魯斯圖河以南的日本第23師團步兵第71聯隊的4500人在森田徹大佐的指揮下與東北軍坦克苦戰。支援步兵的野炮兵第13聯隊第1大隊被東北軍坦克和裝甲車包圍碾壓，第10中隊全員被炮火轟死或坦克碾死，其他中隊也大部傷亡，損失“38”式75毫米野炮30門。午前l0時，東北軍坦克8輛、步兵200人突入日軍第7工聯隊固守的額爾古特納附近的733高地。隨后95輛坦克、自行火炮和牽引炮涌入突破口，掉轉炮口向第71聯隊側背轟擊。午后2時，又有30輛坦克攻入之前的聯隊本部和糧秣集結所。同時，這個坦克群在第71聯隊防守范圍內左沖右突，將第71聯隊切成數塊。然后，以十來輛坦克為單位成波浪沖向71聯隊主力集結處，而不使用步兵，因為這些坦克使用柴油驅動，裝甲也厚，不怕步兵投擲的燃燒瓶，更不怕普通地雷。因此，步兵第71聯隊戰況惡化，一個一個沙丘小高地被東北軍步步占領。
中央陣地上，自從步兵第72聯隊抽到桑葉河一帶集結，陣地上只剩下步兵第64聯隊防守，后方的野戰重炮群也遭到東北軍50輛坦克和裝甲車的攻擊，正用自衛山炮抵抗。東北軍的坦克和裝甲車夾在日軍炮兵和步兵中間的地域內，敵我雙方犬牙交錯，重炮群把全部自衛山炮擺在左翼與中國戰車交戰，重炮則支援山縣大佐和井置中佐的陣地。傍晚，東北軍第9機械化步兵旅一部，向諾魯呼克圖東南進擊，威脅著第23師團司令部，小松原中將忙命令第7師團第26聯隊到諾魯呼克圖一帶設防堵截。
東北軍第二天攻勢的戰果，已完成對日軍第23師團及其他部隊的分割包圍。第三天東北軍對被圍之敵開始“會餐”。
北線的色爾安圖拉地被東北軍占領，井置率領僅剩的300人突圍。往南有東北軍重兵，與第23師團司令部很難匯合，于是向東奔至國境線內的辛巴克圖，與第5警備師團司令部匯集在一起。井置的300人，人人帶傷，幾天缺吃少喝，為了逃命連武器也扔掉了，像一群游魂，浪游到了辛巴克圖日軍陳地上。警備司令部的軍官連忙招持這批日軍，供給大批面包和水。但是由于沒有接到撤退命令而擅自脫離戰場，井置擔心受到軍法審判，于當夜用自殺身亡。
中央噶爾特克爾高地的日軍步兵第64聯隊于11月29日被東北軍全殲，聯隊長山縣武光大佐燒掉軍旗，然后剖腹自殺。
日本步兵第7l聯隊在森徹大佐炸死后，全聯隊被包圍全殲，代理聯隊長東宗中佐燒掉軍旗后，和掌旗官懷抱地雷沖向東北軍坦克，兩人與坦克同歸于盡。(。。)
