第5师团长马上就跟第112师团长取得了联系，两人商量过后，认为敌军事先已经有了防备，突击作战行动已经失败。他们决定立刻收兵，返回娘子关，以避免被敌军围歼。
下了决心之后，他们立刻命令担任后卫的第112师团的部队变为前队，向娘子关方向攻击前进。
就在日军经过了第68军防区之后，早已经埋伏在一侧的楚云飞的358旅，立刻就截断了日军的退路，他们抓紧时间构筑防御工事，准备打退日军的进攻。
第68军的部队等到日军经过之后，也立刻收拢部队，与楚云飞的358旅合兵一处，截断了日军的退路。
日军看到后路被截断，知道情况危急，立刻投入了大量的兵力，向第68军和358旅发动了勐攻，遭遇了晋绥军部队的顽强阻击。
第5师团长看到无法突破敌军的阵地，命令部队改变行军方向，准备绕过敌军的阵地返回娘子关。
日军先头部队走出了没有多远，迎面就撞上了晋绥军第61军的部队。
这一次第61军打得也十分顽强，日军根本就无法突破他们的阻击。
就在日军向晋绥军阵地发动进攻的时候，晋绥军第60军、中条山第63军、第30军的部队，已经从侧后方向日军发起了进攻。
日军看到一时无法突破敌军的阻击，立刻逃进了一片丘陵地带，就地组织防御。
联军的部队迅速合围，不久以后，就将日军两个师团的主力包围在方圆不过十几平方公里的地域。
按照徐大龙制定的作战计划，参战各部将日军包围之后，为避免夜间混战，他们并没有向日军发动进攻，而是原地构筑防御工事，防备日军突围。等到天亮，再在战车部队和空军的掩护下向日军发动进攻。
彻底包围了日军之后，山西王十分兴奋，再次来到了联军指挥部，亲自给参战各部下达了命令，要求各个部队一定守好自己的防御阵地，如果日军从哪支部队的阵地突出重围，他就追究哪支部队指挥官的责任。
日军第5师团长和第112师团长都是作战经验十分丰富的将领，他们发现敌军众多，知道在这里停留不是办法，天亮之后他们局面会更加被动。
于是他们组织部队孤注一掷，朝一个方向勐攻。可惜他们携带的辎重很少，经过了一系列的战斗之后，弹药明显不足，没有勐烈的火力掩护，根本无法突破敌军的阵地，他们只好再次回到了原来的防御阵地，一面组织防御，一面向筱冢义男紧急求援。
筱冢义男原本对这次战役十分期待，可惜现实直接给他浇了一盆冷水。
他意识到了问题的严重性，急忙命令太原方向的日军向凤凰山发动勐攻，希望能够突破敌军的防御阵地，与第5师团和第112师团的部队会合，将他们救出来。
可惜凤凰山的守军这些天来不停地加固防御工事，他们依托着坚固的防御工事，顽强地阻击日军，日军根本无法突破守军的阵地。
就在联军的部队围攻日军第112师团和第5师团的时候，李云龙、张大彪、孙德胜和魏和尚等人已经向娘子关发动了进攻。
他们首先在路上打垮了日军的辎重部队，缴获了大批的辎重，随后就向娘子关发动了进攻。
此时留守娘子关的日军不足一个步兵大队，他们依托着有利地形，连续打退了新一旅的进攻。
李云龙一面组织部队继续向日军发动进攻，吸引日军的注意力，一面派魏和尚率领特战中队从侧翼向娘子关发动了偷袭。
为了偷袭，魏和尚早已经派出了一个分队化装成日军，利用夜间摸上了娘子关一侧的山头，悄悄地解决掉了守在山顶上的日军。
最后魏和尚也率领着特战中队的主力以及王炮的摩托车中队的战士们，上了这面山头，看到李云龙率领主力吸引了日军的注意力，他们依旧化装成日军，从山上向城关方向摸了过去。
此时日军的注意力都集中在正面，并没有提防魏和尚等人从后方发动偷袭。
日军发现魏和尚等人的时候，刚开始还误认为他们是自己这一方的援军，等到魏和尚等人来到了他们的跟前，突然发动袭击，就是想做出反应也已经来不及了。
魏和尚等人一面组织部队向敌军发起攻击，一面派人抢夺了关门，他们打开了大门，将新一旅的部队放了进来。不久以后，李云龙等人就拿下了娘子关，在娘子关上加强防御。
大约一个小时后，日军第5师团和第112师团留守的部队有大约一个步兵联队，想通过娘子关去救援第5师团和第112师团的主力，结果在娘子关上遭遇了李云龙、张大彪等人顽强地阻击。
日军的人数虽然大约一个步兵联队，可是他们是两个师团临时拼凑起来的后勤辎重部队，战斗力实在是不敢恭维。
李云龙经验丰富，很快就察觉到了这一点。这次他带来的部队在兵力上超过了日军的一倍，他一面命令部队继续阻击日军，一面命令部队从两翼向日军包抄，不久以后，就将日军的援军包围在了山谷里面。
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