在悔恨之下，段祺瑞最终还是决定固守待援，因为现在突围，段祺瑞心里实在是没有什么把握，在突围的过程中，清军很可能在义勇军的围攻下崩溃，而固守的话还能够多坚持几天。
当然如果选择固守待援，是需要有援军才行，不然也是死路一条。不过段祺瑞认为如果自己给铁良、良弼再写一封信，向他们陈明利害关系，毕竟他们是这次进剿的主将，一但进剿失利，两人都是难辞其咎的，因此如果两人收到自己的这封信，一定会出兵来救援自己，而且同时段祺瑞又给第二镇统领王英楷写了一封信，请王英楷看在同僚之谊的情份，出兵救援自己。虽然现在义勇军己对清军完成了四面包围，但还是有一些空隙，少数人还是可以利用这些空隙逃出去的，也可以说这两封信寄托着段祺瑞的全部希望。
另外现在的段祺瑞多少也有几分自暴自弃的心态，宁可在原地固守待援，也不冒险突围，如果铁良、良弼两人不发援军来，自己就在这是全军覆没，以身殉职，也是让这次进剿彻底失利，这样铁良、良弼也就脱不了责任。
送出了信之后，段祺瑞也下令全军加强守备，准备迎击义勇军的进攻。而段祺瑞也估计，援军赶来最快也要三天时间，最慢就不好说了，十天半个月都有可能，不过段祺瑞认为自己能够守5-6天的时间，到不是清军的战斗力不够，而是携带的弹药只有这么多。现在清军的总兵力约为2万7千左右，其中北洋三镇的军队还有约1万余人，另外还有7千余后勤辅助士兵，还有近万余其他军队，和义勇军相比，人数的劣势并不是十分明显。
而就在第二天，义勇军向清军的阵地发动了进攻。首先在清军的正面阵地，集中了75毫米野战炮兵团全部72门75毫米野战炮，以及华东政府在战前紧急支援过来的6门125毫米野战炮，向清军的阵地展开了猛烈的炮击。
虽然北洋新军是按照近代军队的样式编制训练的军队，也十分重视火炮的运用，但毕竟是缺少实战经验，而且火炮战术的理念还是欧洲10年前的落后思路，一来是北洋新军的战术操典主要是参考的德国陆军，德国教给北洋新军的只是一些日常训练的科目或普通的战术，而最新炮兵战术当然不可能教给北洋新军的；二来是这个时代的战术也是在不断的变化中，每次局部战争之后，各国都会有一大堆军事专家进行分析研究总结，不断的修改并完善既定的战术，而在这方面，清廷显然是功课做得不够。而义勇军装配的火炮虽然不多，但运用火炮的战术思路无疑是这个时代最先进的，这次就是集中火力，进行覆盖性炮击，在战场局部形成优势火力。
义勇军的火力几乎覆盖了清军的整个前部阵地，爆炸的声音基本没有停止过，而扬起的硝烟、尘土将清军的正面阵地全部淹没。守在阵地上的清军也没有想到过，义勇军的火炮打击竟会如此猛烈，而且清军的阵地布置显然也没有考虑防炮击设计，因此造成了大量的伤亡，不过还是有相当一倍份清兵是对猛烈的炮击产生了恐惧心理，逃出了阵地，结果被炮击炸死。
段祺瑞坐在自己的指挥部里，听着外面的炮击爆炸声音不绝于耳，而桌上的茶杯都震掉到地上摔碎了两个，万没有想到，这伙匪贼的炮击会如此猛烈而密集，虽然段祺端号称北洋之虎，其实到现在打过的仗也不过是一些平匪灭寇之类的小仗，那里见过什么大的阵仗，这么惊人的声势，就连平时训练也没有这样大规模的炮击，因此这时段祺瑞脸色苍白，扶着茶杯的手还在发抖。
义勇军的炮击差不多持续了30多分钟，共计打出了6000余发炮弹，而为了准备这场反围剿的战争，义勇军准备的炮弹一共也只有1万余发。等到炮击结束之后，清军的正面阵地己被炸得一遍狼籍，面目全非了。
随后义勇军才正式从各战线向清军的阵地发动进攻，而由于清军的正面阵地基本己被义勇军的炮击摧毁，守军伤亡近半，剩余的士兵也都无心再战，义勇军的士兵冲进清军的阵地之后，清军根本就无力再战，纷纷败退，幸好是这时段祺瑞还没有放弃战斗，将预备队派上来增援，和攻入清军阵地的义勇军士兵展开了白刃作战，这才算是免强暂时阻挡住了义勇军的攻击。
不过这时义勇军的士气如虹，斗志昂扬，因此人人奋勇，个个争先，而清军这时却是军心底落，何况双方的军事素质、作战经验也相差无几，清军并不比义勇军强多少，结果在刺刀交击、寒光闪过之后，倒下的十有六七都是清兵，结果双方激战了20多分钟之后，清军终于招架不住，向后撤退而去。