但日軍依仗其人多勢眾，瘋狂組織反撲。不久，右翼隊主力迂回至前衛隊右方，見清軍兵少，又無後援，乃拚死衝擊。
清軍以寡敵眾，堅持抵抗達一小時之久。終因寡不敵眾，後援不繼，彈藥用盡，被迫撤退。淩晨5時許，日軍攻占了佳龍裏。
日軍右翼隊在占領佳龍裏後，立即由佳龍裏出發，向清軍左翼牛歇裏陣地前方的銀杏亭高地前進。
6時左右，日軍逼近牛歇裏北方高地，雙方步兵展開激戰。同時，炮兵也進行猛烈的對射。
日軍右翼部隊前進，當然是佯做主力，聶士成卻作出了錯誤的判斷，他立即親率主力奔來，這樣，清軍主要陣地的兵力就更少了。當時清軍的主陣地在月峰山，而日軍的攻擊重點即在月峰山。
當日軍右翼隊猛攻清軍左翼牛歇裏陣地時，日軍左翼隊也在大島義昌親自指揮下，由都監裏向清軍右翼月峰山陣地一線展開進攻。
左翼隊是日軍進攻成歡的主力，配備多門大炮，用猛烈的炮火向清軍陣地進行轟擊。
日軍首先集中兵力猛攻清軍右翼陣地第一座堡壘，在用榴霰彈進行排轟的同時，步兵也利用鬆林為掩護向堡壘衝鋒。守第一堡壘的清軍奮力抵抗，以堡壘工事作掩護，猛烈還擊。
這時，進攻牛歇裏的日軍右翼也用大炮猛攻清軍左翼陣地的兩個堡壘。
雙方炮火，互相對射，十分激烈。
日軍把預備隊投入戰鬥，企圖一舉同時攻下左、右兩翼陣地。清軍奮勇抵抗，堅守不屈。
6時30分左右，戰鬥的激烈程度達於極點。
成歡丘陵北側一帶硝煙彌漫，轟轟的槍炮聲響震天動地。炮彈飛馳，如流星萬道，橫飛半空，聶士成身先士卒，置身槍林彈雨之中。
由於日軍進攻多采取分散隊形，清軍炮火雖頻頻施放，但殺傷力不甚顯著。而日軍大炮則專注我目標明顯的堡壘轟擊。
不久，日軍左翼隊發射的山炮榴霰彈，擊中了清軍右翼陣地第一號堡壘，清軍傷亡很大。日軍乘勢發動步兵衝鋒，奪下了堡壘。
聶士成原在左翼牛歇裏炮兵陣地指揮，見右翼陣地戰鬥激烈，親率守衛成歡北正麵陣地的數百人前往支援。
日軍見狀，傾全部火力向增援部隊轟擊。增援部隊在聶士成指揮下，奮勇還擊。擊傷日軍第十一聯隊第二大隊長橋本昌世少佐，斃傷日軍多人。但由於清軍炮兵主力遠在左翼牛歇裏陣地一線，不能有效地支援右翼陣地，日軍炮火得以逞威肆虐。
7時50分左右，清軍月峰山右翼陣地第二號堡壘也被攻陷。不久，敵軍又連續攻占了左翼牛歇裏陣地上兩個堡壘，清軍傷亡很大。
至7時30分左右，清軍左、右翼兩陣地相繼失守，餘部被壓縮在成歡驛街道附近。
此時，清軍四麵受敵，敗局已定。聶士成不得已率潰眾突圍而出。
成歡終於被日軍占領。