佔領中間陣地之後，孫百里立即命令暫編第27師在日軍第二道防線的正面頻繁調動部隊，擺出要大舉進攻的架勢，再由重炮旅進行戰術欺詐——先是炮火準備，接著延伸射擊，等日軍進入地面陣地之後又恢複對其前沿陣地的炮擊。經過這樣連續幾次折騰之後，日軍的警覺性大大降低，早已經在日軍側翼集結完畢的暫編第一師迅猛出擊，把處於日軍防禦體系外圍的藏山磯分割出來。
為了增強部隊的突擊力量，孫百里把三個步兵師的12輛坦克全部集中起來使用，整整一個連的工兵攜帶大量的器材，緊緊跟隨在坦克縱隊的後面，隨時隨地準備挽救陷入泥沼中的鋼鐵猛獸。幸運的是，越接近日軍陣地，地面就越來越堅硬，等到了藏山磯山腳下的時候，這裡的地面已經全部是緻密的岩石，坦克可以全速前進。陰雨連綿的天氣使日軍得出中國軍隊無法使用坦克作戰的結論，因而沒有把反坦克武器配備到一線部隊，結果造成了災難性的後果！當中國軍隊的十二輛坦克拖著滾滾的濃煙，怪叫著衝上日軍陣地上的時候，日軍頓時顯得手足無措，只能用手榴彈和輕重機槍來阻擊，根本無法阻止坦克縱隊的前進，鋼鐵洪流就像一把尖刀插進敵人陣地，迅速撕裂敵人的防線，然後掩護步兵反覆衝殺，並不失時機向縱深突進。坦克手們驅使著鐵甲戰車，猛烈地掃蕩敵人的陣地和步兵，驅逐他們，追逐和碾壓他們，把他們打得失魂落魄。遇到日軍的機槍火力點，坦克手就用穿甲彈攻擊，把它炸個底朝天；發現日軍坑道口，就連續碾壓，衝撞，並向坑道內部猛烈掃射。中國步兵緊跟在坦克後面，利用鋼鐵屏障的掩護，肅清各個死角，佔領敵人工事和陣地。
日軍第15師團長原以為中國軍隊至少要半個月的時間才能夠突破第一道防線，結果卻只堅持了短短三天時間，使其極度震驚、惱怒，隨即命令部隊發動反擊，奪回陣地。
6月21日凌晨兩點鐘左右，日軍兩個步兵大隊借著夜色的掩護悄悄在第二道防線的第一道塹壕裡面集結完畢，然後兵分五路，向已經被中國軍隊佔據的中間陣地悄無聲息地滲透過去。
凌晨兩點半鐘左右，陣地上突然下起雨來，開始只是毛毛細雨，後來越下越大，變成瓢潑大雨，濃密的雨點形成一道厚重的簾幕，把陣地上的一切都籠罩在中間。
一滴冰冷的雨水從滴進了哨兵的脖子，沿著脊背向下流去，使他激靈靈打個寒顫，身上的睡意頓時一掃而空，眼皮也沒有之前那麼沉重了。哨兵抖了抖鋼盔上的雨水，把半自動步槍的背帶向上移了移，然後眯縫起眼睛，接著閃電的光芒向日軍陣地方向望過去，可是映入眼帘的只有白茫茫的水霧，和四周陰森的黑暗。
突然，哨兵隱隱約約從雨霧之中看到一絲閃光，然而，還沒等他想看仔細一點，閃電就消失了，大地頓時陷入了黑暗的統治，耳邊只有轟隆隆的雷聲和嘩啦啦的雨聲。哨兵的心裡沒來由地感到有些緊張，下意識地端起步槍，右手食指輕輕扣在扳機上，然後運足目力向閃光出現的方向望過去，焦急地等待著閃電的出現。
忽然，哨兵聽到嘩啦啦的雨聲中間多了些別的聲音，急忙豎起耳朵凝神傾聽，這時候，天際閃過一道耀眼的閃電，在光線划過陣地上空的瞬間，他驚恐地發現無數人影從大雨中狂奔而來，無數槍刺在閃電的照耀下反射出點點寒光。
「敵襲！」這兩個字剛剛到喉嚨裡面，一名日軍士兵就飛躍而起，槍刺激起漫天雨水，以迅雷不及掩耳之勢刺了過來，五十厘米長的刺刀瞬間就穿透了哨兵的胸膛，巨大的衝擊力把他從戰壕的前側推到後側，死死地釘在側壁上面。哨兵在失去知覺的瞬間，依靠自己的意志扣動了扳機，一發發子彈從斜指向天空的槍口噴射而出。
「衛兵，哪裡打槍？」李勇幾乎在槍聲響起的瞬間就翻身跳下行軍床，然後伸手去床頭抓自己的衝鋒槍，儘管四周漆黑一片，他還是在第一時間找到了武器——李勇在多年的軍旅生涯中已經養成了枕戈待旦的習慣，武器總是放在觸手可及的地方。
「好像是前沿陣地！」衛兵大聲回答著。
李勇隨手抓起一頂鋼盔，扣在腦袋上，幾個箭步走到指揮部門口，大聲說道：「肯定是日軍襲擊！你馬上把指揮部和後勤部門的所有戰鬥和非戰鬥人員集合起來，跟我往前沖！」
這時候，雨勢開始逐漸減弱，天空中接連不斷升起照明彈，發出耀眼的光芒，把陣地照耀得如同白晝一樣，可是前沿陣地上的槍聲卻越來越激烈，並且越來越近，顯然偷襲的日軍佔據了優勢。李勇焦躁地望著聚集在身邊的十幾個人，感覺不能再等下去，急忙把手一揮，大聲喊道：「弟兄們，殺呀！」然後踩著腳腕深的雨水，向前沿陣地狂奔而去。
由於夜色和大雨的雙重掩護，日軍的滲透行動非常成功，大部分人都越過了中國軍隊的前沿陣地，從側後向守軍發動攻擊，而守軍面對著突如其來的襲擊茫然失措，只能倉惶抵抗，甚至有很多戰士還在睡夢中就被日軍殺死，防線多處告急！倖存下來的戰士被日軍分割成十幾段，每段的守軍聚集在一起，依託堅固工事頑強抗擊，由於自動武器在近戰中具有無可比擬的優勢，日軍倉促之間居然沒有辦法吃掉他們，反而被對方大量殺傷。
等到李勇率部趕到的時候，炮兵群開始了攔截射擊，密集的炮彈從頭頂上呼嘯而過，在身前百餘米遠的地方爆炸，掀起一片片水花，把日軍的後續部隊牢牢擋在彈幕的另外一邊；無數人影在戰壕裡面和戰壕的兩側廝殺喊叫，槍炮聲、爆炸聲、喊殺聲不絕於耳，高舉著三八步槍的日軍士兵向著包圍圈裡面的中國士兵兇猛突擊，前面的倒下去，後面的立即跨過同伴的身體衝上去，把明晃晃的刺刀送入對方的體內；中國士兵則極力用密集的射擊和日軍拉開距離，並不時向四周投擲手榴彈，阻止日軍接近。
李勇和營指揮部內十幾人最先趕到戰場，立即狂吼著向日軍側背衝殺過去，衝鋒槍、手槍和半自動步槍噴射出道道火焰，瘋狂舔食敵軍的生命！外圍日軍猝不及防，紛紛中彈倒地，裡面的日軍急忙返身迎戰，有的揮舞著刺刀迅猛突刺，有的投擲手榴彈，但是在自動武器布下的密集彈雨中接連倒下，沒有人能夠衝到戰士們身前五米的距離內；與此同時，包圍圈裡面的中國士兵猛烈反擊，一邊開槍，一邊向前衝鋒，最終在援軍的配合下，一舉擊破日軍的包圍，兩支隊伍匯合之後，人數頓時倍增，而後面的增援部隊也紛紛趕到，李勇立即揮師猛攻，向戰壕的兩段衝擊，逐個擊破日軍包圍圈，解救自己的部下。隨著時間的推移，他的隊伍像滾雪球一樣越滾越大。
天色越來越亮，失去了夜色掩護的日軍隨即遭到中國軍隊優勢兵力反擊和圍殲，雖然日軍還想做困獸之鬥，但是卻力不從心，很快敗下陣去。等到天亮之後，日軍的反擊被徹底粉碎，投入進攻的兩個步兵大隊和計畫增援的一個步兵大隊共傷亡一千多人，非但徒勞無功，反而損失了大量有生力量，給以後的防禦作戰帶來了極為不利的影響。中國軍隊在日軍的襲擊下也傷亡慘重，陣亡兩百餘人，傷四百餘人，不過，由於防彈衣保護了要害位置，傷員之中大部分是輕傷，經過短期的休整之後就可以重返戰場。
次日上午，暫編第27師從後面調上一個齊裝滿員的步兵團，在數十門重炮的掩護下，沿著五百米寬的正面陣地，向日軍的第二道防線發起全面進攻。此時，日軍的第二道防線守軍全部加起來只有兩個殘缺不全的步兵大隊，即使有堅固的工事為依託，也根本無法應付中國軍隊潮水般的進攻，在堅持了四個小時之後，日軍指揮官主動放棄陣地，全軍撤退到藏山磯。
藏山磯守軍雖然已經變成一支孤軍，但是由於日軍在開戰前構築了綿密的工事，儲存了大量的武器彈藥和糧食藥品，具備了負隅頑抗的物質基礎，同時，藏山磯守軍指揮官總結前段時間作戰的經驗和教訓，改變了前期的死拼戰術，規定了近距射擊、分兵機動防禦、誘敵深入等戰術，還嚴禁自殺衝鋒，號召每一個士兵至少要殺死十個中國士兵，把藏山磯變成『絞肉機』。
中國軍隊在合圍藏山磯之後，隨即對日軍陣地進行不間斷炮擊，然而，由於日軍工事大部分構築在山體內，損失輕微，更加糟糕的是，從23日開始，一直陰雲密布的天空變得晴朗起來，這就意味著日軍航空兵可以隨時出動，對馬當守軍進行空中支援，收復馬當的行動變得異常艱難！