12月16日凌晨，迫擊炮兵開始進行試射。通過兩次試射，炮兵修正了射向、射距，也獲得了射擊諸元的正確數據。
隨著一聲「預備——放」的口令，迫擊炮彈「咣」地飛出炮膛，在預定目標地點發生爆炸。駐守小嶺的是日軍三十四師團二一四聯隊的一個中隊，他們正在進行晨間訓話，萬沒想到攻擊部隊會在這個時候進行炮擊，連找地方躲藏都來不及。
單發炮彈命中後，便是連續射。炮彈一發接一連如冰雹一樣落下來，前沿陣地上火光閃爍，煙柱翻騰。一俟炮火延伸射程，五十七師一六九團即發起衝鋒，以迅猛的動作將小嶺的兩百餘日軍全部消滅。
同一天，五十八師也對阻礙其前進的沙古嶺陣地展開猛攻。副師長廖齡奇親自指揮三十七毫米平射炮支援步兵衝鋒，一七四團兩個營兩面夾擊，將日軍二一四連隊一個中隊約兩百餘人予以全殲。
與一六九團以奇襲方式攻擊小嶺，因此傷亡較小不同，一七四團基本上是強攻，儘管有炮火支援，仍傷亡近四百人，為殲敵數量的兩倍，但假使各部隊申報的戰果都不摻一點水分的話，這樣的敵我傷亡比率在當時來說已經是非常划得來了。
五十八師攻克沙古嶺後，羅卓英電調其他部隊接防，讓五十八師繼續攻擊。這時日軍一個步戰混合大隊企圖奪回沙古嶺，五十八師為友軍著想，繼續留下來迎擊，直到擊退日軍的反攻，他們才讓友軍進入陣地接防。羅卓英得報後很是讚許，特地報請軍委會給廖齡奇記大功一次。
五十一師採取的打法與兩個兄弟師有所不同。除加強當面攻勢外，師長李天霞還以加強營為單位，組織了兩個支隊馳騁敵後，對日軍進行破壞牽制。12月29日，其中的劉光宇支隊沖入後方維持會，燒毀了兩處日軍倉庫和通信機關，之後又從容撤出。
一著得手，讓七十四軍看出了對手的虛弱。事實上，自冬季攻勢發起以來，日軍三十四師團一直堅持烏龜殼戰術，到12月末，甚至明知有外圍據點不斷遭到圍攻，駐於奉新的主力部隊也不敢派兵出城救援，任由各據點靠自己的力量死守。
你們不出來，那我們就進去。12月31日，五十一師王俊儒支隊突然夜襲奉新。乘日軍警戒疏忽之際，支隊從奉新西門及北門沖入，以機槍和手榴彈將警戒部隊殲滅大半。隨後，王俊儒下令用手榴彈將城北的兩門日軍山炮予以炸毀，並焚毀了西門外的兩座軍用倉庫。
日軍第三十四師團萬沒想中國軍隊敢摸它的老巢，趕緊調集奉新城郊的各支守軍回援。王俊儒支隊在撤退過程中遭到夾擊，歸路被切斷後陷入了包圍。一五二團三營前去營救，官兵們冒著槍林彈雨殺入敵陣，奮不顧身地搭救陷於重圍中的弟兄，營長王經印因此在戰鬥中殉職，但該營終於幫助王俊儒支隊安全衝出。
1940年1月，第九戰區下令結束冬季攻勢。整個攻勢期間，以七十四軍損失最重，對整個攻勢所作出的貢獻也最大。正是他們神出鬼沒的突襲戰術，使得日軍第三十四師團被迫放棄奉新城郊的次要據點，將部隊收縮到奉新城內固守。奉新的城防縱深由此變窄，其側面要地大多控制在中國軍隊手中，已無法構成一個完整的防衛陣地。不久，奉新便被第九集團軍一舉收復。
作為當時最熟悉中國情況的美國軍事觀察家之一，卡爾遜早在淞滬戰役結束時，就認識到了游擊戰的價值，認為它可以有效地彌補正規戰的不足。隨著南京和武漢的先後失陷，軍委會也開始越來越重視游擊戰的作用，蔣介石甚至破天荒地接受中共建議，在湖南衡陽開辦「南嶽游擊幹部訓練班」，專門進行游擊戰術的訓練。冬季攻勢實際上就是一次游擊戰術的大演練，儘管它在收復失地和殲敵數上突破不大，但卻在最大程度上達到了襲擾目的。攻勢進行期間，南潯鐵路一連兩個月不能通車，日軍運送補給完全依賴水路。攻勢結束後，第十九集團軍留下的工兵破壞隊又繼續擾襲日軍交通，僅南潯路鐵軌就被破壞了二十餘公里。
冬季攻勢的成效令軍委會頗受鼓舞，於是籌劃一旦完成對部隊的整補，便在一九四〇年夏季發動規模更大的攻勢。夏季攻勢的戰術原則仍與冬季攻勢相同，即以正規野戰軍配合游擊部隊對敵後進行大規模擾襲，以消耗日軍戰鬥力。
一時之間，敵後游擊戰成為戰略規劃的新寵，但客觀地說，在正面戰場上，游擊戰術只能作為正規戰的一種輔助——如果日軍被游擊戰完全吸引，將其野戰部隊化整為零，專用於在佔領區內的掃蕩和固守，那就「入我彀中」了，然而倘若不為所動，繼續發動中等規模的主力會戰，則中方游擊戰的生存空間和意志將會受到嚴重打壓。
身為日軍指揮層一等一的戰術高手，岡村對此做過深入研究。他認為在同等條件下，中國軍隊的戰鬥素質遠不如日軍，之所以能在冬季攻勢中弄得日軍左支右絀，忙於招架，說穿了，還是仗著人多，即每次作戰，中方兵力都要比日軍多十幾倍。
怎麼辦？岡村的辦法是集中使用兵力。這一手非常狠辣，兩年後岡村赴任華北，正是用這一辦法讓八路軍的游擊作戰陷入了全面低潮。