中國軍隊在河東投入近兩個軍（乙種軍，每軍兩師，每師兩旅），建川美次隻打了半天，就感到無力支撐了，他現在既不可能向沂河東岸靠攏也無法堅守鳳凰嶺，建川電告板垣，他已經無法堅守鳳凰嶺，請求向東北撤退。
板垣接到報告心中震驚，急忙命令在河東遊弋與張軫一一零師對峙的第三騎兵旅團立刻掉頭，增援鳳凰嶺。第三騎兵旅團全旅團五千四百人，作戰士兵，四千人左右，包括三個騎兵大隊，一個機炮大隊，另外還有配屬他們作戰的一個坦克裝甲車中隊，在旅團長稻山龜保率領下，他們一直在湯河一線作戰，目的是分散中國軍隊注意力，吸引二十軍團。可現在二十軍團的主力已經投入到臨沂作戰，他們繼續留在這裏已經毫無用處，板垣此刻將他們作為增援部隊支援第九旅團。
稻山龜保接到命令，立刻率領部隊繞道相公鎮，以裝甲中隊領頭，向新三十八師發起反擊。鐵流加上奔騰的戰馬，稻山認為摧毀中國軍隊輕如反掌，可新三十八師卻給他們當頭一棒，李鴻的第三旅在小茅茨莊附近，以火箭筒、戰防炮為主，為裝甲中隊設計了一個死亡陷阱，稻山龜保的裝甲中隊不到半個小時就全部被消滅在小茅茨莊外的田野裏。
裝甲中隊的覆滅讓稻山的反擊頓時失去鋒芒，攻勢受挫，李鴻抓住機會發起進攻，炮火中，日軍騎兵紛紛倒斃，第三旅衝進樓子村，擊潰第三的旅的反撲。
與此同時，新三十八師第一旅和第二旅在孫立人親自指揮下，向劉家黑墩、郭家黑墩和何官莊進攻，從後麵衝擊鳳凰嶺。
鳳凰嶺並不是一座山，而是一連串珍珠似的村莊，頭部就是劉家黑墩、郭家黑墩、何官莊；尾部就是潘家湖、玉皇廟、石碑，這連串星羅棋布的村莊在地圖上就像一隻展開雙翅的鳳凰。
新三十八師從鳳凰的頭部衝過來，王仲廉指揮八十五軍從鳳凰的尾部衝來，第三騎兵旅團反擊失敗，張軫的一一零師也從後麵逼過來，第三騎兵旅也陷入兩麵夾擊之中。
八十五軍、新三十八師、一一零師，從三麵逼過來，建川可以騰挪的區域越來越小，新三十八師攻擊的勢頭越來越猛，戰至下午，新三十八師殲滅中野大隊，攻克劉家黑墩，和何官莊，十一聯隊聯隊長關穀重傷，兩個大隊被擊潰，第一旅衝進王家黑墩。
東麵情況危急，建川被迫從西線抽調柳葉大隊增援，同時再度向板垣請求撤退，沒等板垣的電報到，八十五軍第四師陳大慶攻克石碑，前鋒衝進西許莊，八十九師張雪中部攻克玉皇廟，隨即兵分兩路，副師長李銑率265旅繞道向潘家湖進攻，張雪中親率267旅和獨立旅向東司家和大店子進攻。
到傍晚，建川的情況已經完全變壞，建川已經顧不得板垣了，留下十一聯隊阻擊攻勢最猛的新三十八師，他親率其餘部隊經義和嶺，從尚未合攏的包圍圈逃出，在黑墩屯會和第三旅團。
孫立人最先發現建川的逃跑跡象，指揮部隊猛撲上來，將十一聯隊包圍在鳳凰嶺地區；王仲廉得知建川逃了後，一邊電告莊繼華，一邊指揮部隊連夜追擊。
莊繼華得報後，立刻命令張軫向管家嶺進攻，，新三十八師第三旅向南新莊進攻，關上日軍東逃的大門，務必全殲第九旅團。
戰事發展的順利有點讓莊繼華意外，沫水反擊，他的一零一軍兩個主力師打一個二十三旅團，整整三天，還沒能完全殲滅，這新三十八師和八十五軍的戰鬥力比不上藍運東一零四師和安恩溥一零六師，居然隻打了短短半天時間，第九旅團就要跑了，而且還有個配合作戰騎兵第三旅團。
“看來小鬼子的戰鬥力下降不少。”莊繼華把電報遞給龐炳勳說：“這個第九旅團比起廣德的國琦登可要差遠了。”
龐炳勳心中搖頭，他完全沒這種感覺，在他看來，日軍的攻勢依然猛烈，作戰意誌依然那麼頑強，這麼快就崩潰了肯定有其他方麵的原因。
“命令王仲廉孫立人，不要隻顧吃掉別人扔給他的骨頭，他們的任務是徹底摧毀第九旅團。”莊繼華神情有些擔心。
新二十二師投入到城北戰場後，廖耀湘接管了棗溝頭地區，頂住了十六師團的攻擊，張自忠和廖耀湘都不是坐以待斃的人，兩人一合計，決定從新二十二師抽調一個旅，加上三十八師黃維剛部的一一二旅，由張自忠親自率領在義和屯發起反擊。
板垣依然指揮部隊向鄭洞國第二師猛攻，可來自背後的七十五旅和七十三旅的攻勢越來越猛烈，特別是從臨沂城內殺出來的七十三旅，渡過祊河後，連續攻克前皮，曲祊坊，八裏官莊，如一根毒刺從肋下殺來，板垣被迫從攻擊部隊中抽調一個大隊來阻擊戴安瀾的攻擊，可當傍晚後，關麟征將新三十八師第四旅投入戰場後，板垣發現他的防區簡直是漏洞百出，兩個大隊根本防不住這麼廣大的地區。