一天后的一个深夜，衡水城外枪声骤起，城内的鬼子指挥官果然中计，紧急向周边求援。很快，军区司令部截获了鬼子援兵出动的电报。
张百川、罗政委、萧参谋长守在电台旁，“司令员，鬼子第29师团一个联队从德州出来了，直奔南线，”
“沧州方向，鬼子独立混成旅团也动了，配属一个炮兵中队，”
“石家庄方向，第112师团残部出动两个旅团，还有坦克，”
张百川深吸一口气：“命令各部，按预定计划，放进来打，”
南线，王振指挥的三旅依托提前挖好的纵横交通壕和地道、暗堡，与鬼子第29师团的援军展开了惨烈的拉锯战。鬼子的炮火猛烈，但八路军战士利用工事灵活机动，往往在鬼子炮击时隐蔽，步兵冲锋时则从各个隐蔽火力点射出致命子弹。一个刚从“淬火班”毕业的连长，指挥本连利用村落废墟，一次反冲锋就打掉了鬼子一个小队，还缴获了一挺歪把子机枪。
西线，彭辉指挥的二旅、六旅更是将小群多路的战术发挥到极致。鬼子援军进入伏击圈后，四面八方都飞来冷枪冷炮，专打骑马的军官和电台天线。鬼子部队被割裂，首尾不能相顾，推进速度极其缓慢。一个营长甚至带着一个排，伪装成伪军，靠近了鬼子的炮兵阵地，用手榴弹和炸药包端掉了两门九二式步兵炮。
东线，许达指挥的一旅在子牙河畔打得有声有色。他们故意放鬼子先头部队过河，待其主力半渡时，集中所有火力猛烈打击。预设的机枪阵地、迫击炮群同时开火，河道里鬼子人仰马翻。一旅的战士们甚至用木排装载炸药，顺流而下，炸毁了鬼子临时搭建的浮桥。
战斗进行到第二天，衡水城内的鬼子已是困兽犹斗，城外援军则被死死挡住。张百川认为总攻时机已到。
他拿起通往攻城集团指挥部的电话：“吕正吗？我是张百川，援敌已被我阻击部队大量杀伤，锐气已失，我命令你部向衡水发起总攻，炮兵旅会进行半小时火力急袭，我要你在中午十二点前，把红旗插上衡水城头，”
“是，保证完成任务，”电话那头，吕正接受到命令有些激动。河北军区炮兵旅集中了上百门各式火炮，对衡水城北门、东门进行了轰击。炮弹落下城墙在剧烈的爆炸中颤抖、崩塌，露出巨大的缺口。
炮火延伸的瞬间，司号员吹响了冲锋号，
“同志们，冲啊，”担任主攻的第四旅旅长周第在前沿指挥所督战。
无数八路军战士从战壕中跃出，冲向城墙缺口。刚在“淬火班”强化了攻坚战术的营连长们，指挥着突击队，娴熟地使用集束手榴弹清除残存的火力点。机枪手占据有利位置，进行精准的火力压制。
战斗激烈。城内鬼子依托街垒、房屋负隅顽抗。但八路军战士战术灵活，三人一组，五人一队，爆破、突击、掩护，配合默契。巷战经验丰富的第八旅部队也投入战斗，逐屋逐院清剿残敌。
上午十时左右，城中心原鬼子指挥部方向，传来一阵更加密集的枪声和爆炸声，随即，一面鲜艳的红旗在最高的屋顶上缓缓升起，迎风招展，
“报告司令员，吕副司令员报告，衡水城内大规模有组织抵抗已被粉碎，我军已控制全城，正在清剿残敌，”参谋兴奋地跑来汇报。
指挥部里顿时一片欢腾。罗政委和萧参谋长也露出了如释重负的笑容。
张百川望着衡水方向逐渐停息的枪炮声，他对身边的罗政委和萧参谋长说：“衡水是拿下了，囚笼也被我们撕开了一个大口子。但你们说，冈村宁次接下来，会怎么报复我们？他手里还有什么牌没打出来？”
罗政委和萧参谋长脸上的笑容也渐渐收敛。是啊，打下了衡水，缴获颇丰，根据地连成一片，自然是天大的喜事。可鬼子华北方面军，绝不会善罢甘休，司令部内的三人，心思却已飘向了即将到来的、更加严峻的挑战。