日軍109師團開始制定了作戰計劃，中將師團長阿南惟幾命令31旅團69聯隊，107聯隊，118旅團的136聯隊在九月二十三日凌晨五點對虎頭山展開猛攻。，
縱然109師團大佐參謀長倉茂周藏說明了目前109師團部隊目前情況，但阿南惟幾還是堅決給部隊下達了作戰命令。
給自己部隊下達了作戰命令後，阿南惟幾開始與26師團取得聯繫，阿南惟幾是希望在109師團部隊展開行動時，26師團部隊能夠給與配合，他希望26師團部隊也能夠在凌晨五點鐘對四嶺山展開進攻。
對於安阿南惟幾請求，後官淳是直接答應了下來，並且他和阿南惟幾我詳細說出兩個師團聯合作戰事宜。
九月二十三日凌晨五點鐘，日軍109師團和26師團部隊開始分別對虎頭山和四嶺山展開猛烈攻擊。
在109師團這裡，阿南惟幾投入了69聯隊，107聯隊，136聯隊，190師團直屬工兵聯隊，直屬炮兵聯隊以及華北獨立野戰重炮兵配屬給109師團作戰的獨立野戰重炮兵第一大隊。
267師團則是抽調了獨立步兵第12聯隊，獨立步兵第13聯隊以及師團直屬工兵隊，炮兵聯隊開始對四嶺山展開猛攻，而對立步兵第11聯隊則是負責迂迴攻擊，26師團中將師團長後官淳依然是把希望放在迂迴攻擊這裡，他覺得獨立步兵第11聯隊肯定是可以在四嶺山後面取得進展。
這一次後官淳直接從炮兵聯隊抽調出一個炮兵大隊來加強獨立步兵第11聯隊攻擊能力，他要求獨立步兵第11聯隊務必在短時間內從後山小路攻入到山頂，一舉解決四嶺山所有八路軍部隊。
凌晨五點十分，日軍炮兵部隊開始展開了炮擊，而虎頭山這裡再次成爲日軍打擊重點，日軍數十門火炮開始對虎頭山展開了炮擊。，
日軍火炮集中數十門火炮開始對虎頭山展開了半個小時炮擊，在炮擊結束後，日軍三個步兵聯隊近一萬人開始對虎頭山展開猛攻。
至凌晨六點半，虎頭山能夠作戰步兵不足一百人，但虎頭山陣地卻依然是牢牢掌握在榮譽第二團陣地上。
到上午七點，人誒均31旅團69聯隊一部突進到虎頭山上，榮譽第二團團長鍾劍在帶領部隊進行驅趕這些鬼子兵時候中彈陷入到重度昏迷中，而此時虎頭山上能夠作戰人員只有數十人，就連炮兵都開始分發武器準備上前線。
七點零五分，日軍107聯隊一個步兵小隊突進到孫衛國所在陣地，王佑華帶領警衛班經過苦戰後纔將這個日軍小隊全部殲滅，但孫衛國在抵抗這股鬼子兵攻擊時候受到了襲擊，一顆子彈擊穿了孫衛國肩膀，這次孫衛國負傷比較嚴重。
大批鬼子兵開始進入到山頂上，虎頭山陣地是岌岌可危了。
眼看着鬼子兵就要將虎頭山陣地上所有八路軍官兵們都要全部殲滅了，但就是在這個時候，日軍部隊卻是突然得到了撤退命令。
小鬼子們可是異常不理解，但是他們還有很忠實的執行了命令，日軍部隊開始撤離虎頭山陣地。
鬼子兵們開始撤離，這是讓虎頭山上官兵們鬆了一口氣，因爲如果小鬼子在這個時候還不撤離的話，他們是無法抵抗日軍攻擊了。
讓官兵們很疑惑的是，小鬼子明明馬上就要攻佔虎頭山陣地了，他們爲什麼突然要撤退呢？
虎頭山上的官兵們很不理解小鬼子做法，但是如果他們現在在109師團部這裡，他們便會知道小鬼子們爲什麼會突然撤離。
此時榮譽第四團，榮譽第五團，120師359旅部隊已經開始進入到五臺縣，他們輕鬆攻佔豆村鎮後，榮譽第四團，榮譽第五團，359旅717團，718團四個團兵力迅速向日軍26師團展開了攻擊，榮譽第四團上百輛坦克，榮譽第五團上千名騎兵，配合717團和718團六千多步兵，這近萬人部隊突然出現日軍26師團部隊後方，此時26師團主力部隊是在進攻四嶺山的，日軍26師團部當場陷入到危機中，717團主力部隊將日軍26師團部給圍堵住，並且開始對師團部展開猛攻。
而榮譽第五團騎兵部隊在葛海峰帶領下迅速端掉了日軍26師團炮兵陣地，擊殺了數百名日軍炮兵，日軍獨立步兵12聯隊在回援師團部時候遭到了榮譽第四團坦克部隊以及718團部隊襲擊嗎，獨立步兵第12聯隊當場便陷入到苦戰中。
日軍26師團部隊開始承受着巨大打擊，後官淳不敢有任何猶豫，同意立即開始給109師團部取得聯繫，阿南惟幾得到後官淳求援電文後，他立即命令118旅團的田原聯隊迅速開始增援過去，但是田原聯隊遭遇到了359旅719團部隊打擊，原本就受到不小損失的田原聯隊攻擊被打退，阿南惟幾不得不暫時放棄對虎頭山攻擊，迅速開始命令部隊回防。
如果單單是26師團部隊求援，那阿南惟幾自然是不會讓所有部隊放棄進攻虎頭山陣地，在得到26師團部求援電文同時，阿南惟幾是得到了榮譽第二師裝甲部隊已經開始向自己師團部突進消息。
這個消息是來自日軍情報機關，阿南惟幾是不敢有任何大意，他立即抽調自己三個步兵聯隊以及炮兵聯隊放棄攻擊虎頭山，他用這些部隊迅速開始形成防禦，以免自己師團部被端掉。
榮譽第四團等部隊出現很及時，如果他們在晚了一步，恐怕虎頭山上所有官兵都要陣亡了。
而此時榮譽第四團團長尹金山已經開始帶領裝甲團主力部隊配合718團部隊快速朝着109師團這裡行進，尹金山可是很清楚孫衛國就在虎頭山上，他更清楚如果自己晚到了一步，恐怕孫衛國就要有危險了。
九月二十二日早上七點半，榮譽第五團以及359旅717團部隊開始對26師團部隊進行打擊，此時日軍26師團獨立步兵第12聯隊傷亡慘重，他們已經付出了一千多人傷亡代價，而獨立步兵第11聯隊依然在四嶺山後面採取行動，唯一能夠回援師團部的，只有獨立步兵第13聯隊。
但是就在日軍獨立步兵第13聯隊準備回援師團部時，榮譽第二團的副團長張文彬是帶領四嶺山駐守的第七營，第八營開始對日軍獨立步兵第13聯隊展開了反擊。..