独立混成第三旅团有五千人左右，这次全部出动，在飞机的援助下，一路向西进攻。
而新七师在李志坚的授意下有意放水，让日军一直顺利的向西推进。日军在追击到临近晋绥军的阵地十公里处即不再追击，独立混成第三旅团知道在娘子关一线有晋绥军的炮兵团。
但是其不知道在该防线布置的火炮成了日式150毫米重炮，且有太原兵工厂生产的新式105火炮，这些火炮的射程都要比以往的火炮远不少。
日军队伍前锋和尾部散的比较开，但是主力都已经进入到娘子关炮台150毫米炮和105毫米炮的射击范围之内，行进之中突然被被重炮进行轰击，没有任何工事进行防护，日军瞬间死伤惨重。
没有意料到中国军队竟然有重炮，并且精度这么高，队伍被打乱，连指挥官都有点懵。
此时新七师的后撤队伍也将迫击炮一同加入到重炮盲区的轰炸之中，队伍马上对日军展开反击。
这时独立混成第三旅团的旅团长柳下重治也反应过来，指挥队伍与反击国军形成拉锯。新六师的两个团和军警卫团趁着独立混成第三旅团关注点都在西面时，从后突然发起袭击，在迫击炮和掷弹筒的集团轰击之下，日军处于尾部部队又被打了一记闷拳。
在重炮的轰炸下，日军的阵地很难坚持，有时一门150毫米炮弹即可将没有良好工事防护的日军带走几十人。
日军在石家庄有机场，马上出动飞机进行支援。持续战斗两小时后，独立混成第三旅团日军最终无法一直忍受重炮的直接轰炸，被迫仓皇回逃。
围攻部队正好痛打落水狗，进行层层收割。柳田重治数次留下断后队伍阻击追击，之后逃回井陉县城的不过千人。
在独立混成第三旅团撤回井陉县城的时候，日军的二十师团骑兵搜索队也已经到了井陉县城周围。
日军飞机对整个战场态势非常了解，看到独立混成第三旅团处于不利时，飞行员立即将情况向上级进行了汇报。华北方面军得到消息后，也不敢耽搁，为了提高行进的机动速度，就将骑兵搜索队派出来进行接应。
在日军接应部队到达后，李志坚命令追击各部停止继续前进，返回原有驻地，日军进了县城后暂时也没有采取其他行动。
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