南面，潞城、潞州方向： 青纵1团、2团、潞城独立营、辽县独立营，面对的是来自潞城和潞州方向的1300多名装备精良的日伪军。青纵部队虽然装备相对较差，很多战士还使用着老套筒和汉阳造，但士气高昂，战斗意志极为坚定。战斗异常激烈，日军凭借火力优势，一度突破了我军前沿阵地。潞城独立营营长眼睛血红，亲自组织敢死队，队员们手持大刀片和集束手榴弹，在夜间发起了决死反冲击，硬是凭借一股血性和悍不畏死的气势，将突入的日军部队拦腰斩断，又硬生生地赶了回去，独立营自身伤亡过半，营长也身负重伤，却奇迹般地稳住了摇摇欲坠的防线。
东南面，潞城、平顺方向： 这里的战斗规模最大，也最为惨烈。先遣纵队1团、2团、边纵28团、潞城县大队、平顺独立营、平顺基于自卫队，在129师直属炮营营长周大龙统一指挥下（辖山炮1连12门75mm山炮和4门120mm迫击炮），硬是以劣势兵力，顶住了日军第41师团239联队主力、一个山炮大队以及伪山西剿共军第2师整整7000余人的疯狂进攻！ 日伪联军在猛烈炮火掩护下，整营整连地发起波浪式集团冲锋，企图一举突破。八路军阻击阵地承受着泰山压顶般的巨大压力。边纵28团丁伟团长沉着冷静，指挥其加强炮营的4门47mm战防炮精准敲掉日军冲在前面的九五式轻坦和装甲车，6门70mm步兵炮和十几门81mm迫击炮则猛轰日军密集的步兵集群，炮弹在敌群中开花，有效杀伤其有生力量。 先遣纵队2团一名年轻的连长，在阵地被日军一个小队突破的危急关头，大吼一声：“抱起一捆手榴弹冲入敌群，与敌人同归于尽。 周大龙营长指挥的师属炮火不断进行拦阻射击，有效杀伤日军有生力量，打乱了其进攻节奏。战至下午，日军239联队联队长见久攻不下，伤亡惨重，不得不暂时停止进攻，重整队伍。
下午三时，黄碾镇包围圈内，日军227联队残部已如瓮中之鳖，被压缩在极其狭小的区域内，士气低落，补给断绝，伤员哀嚎遍野。129师指挥部决定，不再给敌人任何喘息和夜间突围的机会，即刻发动最终总攻，彻底碾碎这股顽敌！
战役第三阶段——最终清算，拉开序幕。
首先上演的是八路军有史以来最为猛烈、堪称奢侈的炮火准备。为了这一刻，部队节省了大量炮弹。 师直属重迫击炮团（50门120mm\/150mm重型迫击炮）、师直属炮营（剩余的所有105mm九九式山炮、120mm榴弹炮、75mm九四式山炮、120mm迫击炮），以及各旅团所属的迫击炮、步兵炮，凡是射程能够得着的，共计一百五十多门各型火炮，被统一指挥，集中使用，构成了一个庞大而致命的炮群。
“总攻开始！炮火准备！一小时覆盖射击！放！”刘伯承师长在前指，对着电话，声音沉稳而有力地下达了最终命令。
刹那间，一百五十多门火炮从不同阵地，同时发出了惊天动地的怒吼！炮弹如同冰雹般铺天盖地地倾泻在日军拥挤不堪的防御圈内。其猛烈程度，远超之前任何一次炮击。
“轰隆隆隆——！！！”
整个黄碾镇外围地区仿佛陷入了世界末日，地动山摇，巨大的、连绵不绝的爆炸声仿佛要将天空都震塌！
火光一团接一团地腾起，硝烟浓密得彻底遮蔽了阳光，使得傍晚的天空如同黑夜。各种口径的炮弹带来不同层次的毁灭：75mm山炮炮弹精准地摧毁日军赖以顽抗的房屋、地堡和临时垒起的工事；105mm、120mm榴弹炮和重型迫击炮的炮弹则带来毁灭性的面积杀伤和恐怖的心理威慑。弹片如同高速旋转的死神镰刀，疯狂地、无差别地收割着圈内一切生命。强烈的冲击波将人体撕碎，将武器扭曲，将一切建筑夷为平地。 日军士兵像受惊的老鼠，蜷缩在一切他们认为可以藏身的地方——弹坑、坍塌的墙根、临时挖掘的浅窄散兵坑——但在这般史无前例的炮火密度下，无处是安全的。
许多日军被直接震死，被活埋，被炸得粉身碎骨。他们的防御体系被彻底撕碎、碾平，通讯完全中断，指挥系统彻底瘫痪。这是一场单方面的、钢铁与火焰构成的炼狱洗礼。短短一小时的炮击，给包围圈内的日军造成了超过2300人的毁灭性伤亡，其战斗力和顽抗意志几乎被彻底摧垮，许多幸存者精神已然崩溃。
炮声刚落，嘹亮、激昂、代表着最终胜利的冲锋号声便穿透尚未散去的硝烟，响彻整个战场！
“全体都有！总攻开始！全线出击！”刘师长一声令下，命令通过电话、通讯员迅速传达到每一个进攻单位。
八路军各部早已等待多时，战士们如同出闸的猛虎，从四面八方跃出阵地，如同决堤的洪流，排山倒海般冲向已被炮火彻底犁过一遍、如同月球表面般的日军阵地。
“杀啊！”
“冲啊！”
“缴枪不杀！”
震天的喊杀声汇聚成一股巨大的声浪，压过了零星的爆炸和枪声。 不仅原定参与围攻的部队全部压上，作为师预备队的边纵29团、特务团也作为生力军，全部投入了战斗，加强了攻击锐势。
成千上万的八路军战士，如同潮水般涌向日军残存的阵地。战士们士气如虹，眼中闪烁着胜利的光芒。
突击组手持冲锋枪、大刀一马当先，爆破组抱着炸药包和集束手榴弹紧随其后，火力组的机枪和步枪提供精准的掩护射击，战术配合娴熟。
日军残部虽然仍有少数死硬分子在军官逼迫下进行零星抵抗，但已无法组织起任何有效的防线。许多被炸懵、吓破胆的日军士兵要么呆若木鸡地举手投降，要么绝望地自杀，要么像无头苍蝇般乱跑然后被击倒。
八路军战士们以绝对优势的兵力和火力，秋风扫落叶般清扫着残敌。白刃战在废墟间不时爆发，但往往是八路军战士以多打少，以旺盛的士气碾压绝望的敌人，迅速解决战斗。战士们逐屋清理，逐壕搜索，不给敌人任何喘息之机。