本人略占上风。日军根据过去的经验，清军看到日军就会立即逃跑。但是，这里的清军不仅一步也不后退，而且奋勇前进。
这时，程允和不断向前沿阵地增兵，指挥清军向日军猛扑过去，随着清军兵力的增加，日军骑兵陷入劣势，秋山好古发现清军兵力还在不断增加。估计清军已经有五六百人。日军准备抢先占有利地形。程允和部队已到达土城子以西地带，与姜桂题部形成钩状，把日军包围起来。
清军吹着军号，擎着赤黄色的旗帜，向日军发起进攻。清军人数甚多，西山步兵约700、骑兵200，前面步兵约1000多，左边步兵约500、炮5门，骑兵50，各高举旗帜冲向日军。
双方交战不久，清军就将浅川敏靖左臂击伤，并将其从马上击落在地。浅川敏靖所率领的第二中队也随之被击溃，日军伤亡者众多，饭尾金弥被击毙，木村松源等被击伤。
秋山少古率领的骑兵在人数上处于劣势，根本就无力抵挡清军的进攻，清军居高临下向日军猛烈射击。然后逐步将日军分隔包围各个击破，秋山好古无力抵挡，见势不妙不得不命令日军部队向北突围，去请求救兵支援。清军紧追不舍，如潮水般涌向日军，呐喊声如万雷齐鸣，子弹如雨点般纷飞，硝烟弥漫。战斗十分激烈，
然而，秋山好古的先锋队刚撤退到土城子东面的周家屯时，忽然遇一支雷霆纵队的侦查队突击队迎头打过来，突击队员的密集扫射，使先锋队又陷入困境。秋山好古派快马向旅团部求援。
日军第三联军丸井正亚少佐接到求援报告，立即派遣步兵第三中队前往土城子增援。
雷霆纵队第三支队的先锋部队侦查连得知清军在土城子一带与日军作战，因为还没有与清军取得联系，于是前往侦查，看到一队日本鬼子在行军，带队的连长命令立即投入战斗，向鬼子的队伍射击。
增援的日军步兵第三中队突然遭到进攻，顿时楞住了，日军中队长命令分散抢占有利地形，与雷霆纵队侦查连作战。日本鬼子的步枪哪里能与雷霆纵队的自动步枪和机枪相比，被密集的子弹压制的不敢抬头。战士们投出手雷，接连不断的鬼子群里爆炸，造成了伤亡。日本鬼子互相掩护着撤退，不但没有能完成增援的任务，还扔下几具尸体。
一个中队的骑兵鬼子赶来救援，与秋山好古的部队里应外合，秋山好古的先锋队拼命突围，扔下多具尸体后才冲出包围圈，在前来支援的日军步兵的掩护下仓皇撤退。
川崎三郎、亘治助被清军击毙