事實上，法軍預感到高平、東溪至諒山一線將發生戰鬥，但沒有想到越軍竟有能力發動大規模的殲滅戰。9月12日，按照戰役計畫，越軍西北地區武裝力量向老街發動佯攻，使法軍司令官產生了幾分疑惑。
9月16日拂曉，第174團突然襲佔了東溪北部的兩個小據點。
法軍立即意識到這裡才是越軍真正屬意之所，五架戰鬥機輪番飛來，在東溪四周盤旋掃射，直到天色向晚。
越軍最害怕的法軍飛機飛走了。下午6時，隨著一聲炮響，越軍炮彈接二連三地在東溪法軍陣地上爆炸，邊界戰役戰幕拉開了。
竇金波正站在越軍炮群中。這是位於東溪以北的一個小山坡，竇金波在炮火準備前快步爬了上來，他一邊觀察東溪地形，一面與地圖相互對照。突然，他發現山上散落著幾個罐頭盒，這顯然不是越軍留下的。「這是怎麼回事？」他急忙問道。
原來，5月下旬第174團去中國整訓前對東溪發動的那次進攻中，有一門火炮的陣地就設在這裡。「那麼，從罐頭盒可以肯定，事後敵人到這裡搞過偵察測量，敵人一旦進行炮火反擊，一定打得很准。」竇金波一邊想著，一邊急促地對約副團長說：「這個陣地選得很危險，現在已經來不及改了，請你馬上命令多挖單人掩體。」
果然，吃了越軍炮火的東溪法軍向越軍炮兵陣地進行了火力壓制。炮彈紛紛落在越軍炮群中間，幸好單人掩體已經齊備，大大減少了越軍的傷亡。
這時，越軍的抵近火炮也打開了，射擊相當準確，東溪籠罩在濃濃的硝煙中，越軍炮火佔了上風。
又過了一會兒，炮聲漸漸消停，槍聲響成了一片，越法雙方短兵相接了。
陳賡於戰鬥發起前一天回到了廣西布局關，在離前線十餘公里的國境線上和越軍總部保持聯繫。韋國清、鄧逸凡和越軍總部在一起，梅嘉生離戰場更近，他和越軍副總參謀長黃文泰都在前線指揮部，直接擔任指揮。
午夜，好消息傳來，第209團一個營突破防線，攻進了東溪。
奇怪的是，槍聲整夜不停，到天明，越軍退出了戰鬥。
梅嘉生感覺到情況不對，打電話給張志善，要他趕緊查明情況，防止東溪之敵突圍。
第209團顧問郝士忠和營顧問李增福氣壞了。原來，第209團的進攻隊形十分鬆散，先頭部隊已經接火了，團部離開火線還有三四公里之遙，和戰鬥連隊沒有接通電話，命令要靠士兵步行傳遞，很難掌握部隊。結果，這個團的一個連，利用第174團從北面主攻吸引法軍注意力的機會，乘著夜色偷襲，拔掉了鹿寨，搗開了敵人防線的一個缺口鑽了進去，佔領了法軍的一塊陣地。但是，後續部隊沒有跟進，團部卻以為前面打進了一個小團（營），團長黎仲迅也沒有及時地將情況通報給中國顧問。另外，越軍的步炮協同很差，炮火準備以後，步兵還遠離衝鋒地域，使得法軍能夠從容調配火力，打退越軍進攻。打到天色漸漸發亮，越軍生怕法軍飛機再來，乾脆退出了戰鬥。一夜徒勞無功，越軍遭到了很大傷亡。
越軍兵力十幾倍於敵，居然沒有攻下東溪，陳賡也感到費解。17日早晨，他趕往越軍總部，向武元甲當面了解情況後指出，攻擊東溪之所以沒有得手，一是各部隊不遵守攻擊時間，原來預定黃昏就發起進攻，結果是到午夜時分才開始的。二是各級指揮所不敢靠前，以致不能掌握部隊。三是部隊的通訊聯絡不好。四是幹部作了假報告，欺騙上級。
在越軍總部，陳賡親自調整部署，要求黃昏再行攻擊。武元甲全都同意了。
17日晚17時，越軍向東溪再次進行炮火準備，至21時，發起第二次攻擊。這次，前線部隊仍然沒有完全遵照預定部署，攻擊力偏重於第174團方向，法軍得以集中火力應付一面。戰至午夜24時，戰局出現了僵持。前線指揮員請示，是否撤出戰鬥？
陳賡守在越軍總部對武元甲說：「要堅持下去，要立即調整部署，改為四面進攻，但要把重點放在北面和南面。」
武元甲接受了陳賡的意見，於18凌晨2時將部隊調整完畢，再次攻擊。
戰局改觀了，僅一小時，越軍突破了法軍陣地，到上午10時，東溪守敵全部被殲。
至此，法軍橫擋在中越邊界的一字長蛇陣被攔腰切斷。