第41师团一个联队，试图依托城防顽抗。但在绝对优势的炮火和步坦协同面前，抵抗只持续了大半天即告崩溃。中路军的快速突破，极大地震撼了日军。
与此同时，作为第二梯队的冯瑞年旅（独28旅）和陈大海旅（独27旅），在工兵旅抢修道路保障下，从两翼快速迂回，完成了对应县的包围。应县守军为第9旅团一个大队，陷入孤立无援的境地。
东路军在王信庭政委指挥下，赵福生旅（独21旅）和孔捷旅（独25旅）稳步推进，一面清剿灵丘残敌，一面构筑防线，准备阻击可能从浑源、广灵方向来的日军援军。孔名臣旅（独22旅）在茹越口顶住了日军新编25师团多次营连级别的反扑，稳如磐石。
战斗并非一帆风顺。日军的顽固和临死反扑同样惊人。
一月三十日，在攻击山阴县城一处街垒时，李云龙旅（独24旅）装甲营一辆索玛S35坦克，在引导步兵冲击时，过于突前，被日军潜伏的“肉弹”（身上捆绑炸药的士兵）接近并引爆。剧烈的爆炸将坦克履带炸断，车内乘员一死两伤。伴随步兵连长马俊眼疾手快，指挥战士用冲锋枪和手榴弹击毙了后续冲来的几名“肉弹”，并组织人员将伤员抢出。这是二纵装甲部队成军以来首次战损，给一路高歌猛进的部队提了个醒。
一月三十一日，在应县外围的阻击阵地上，陈大海旅（独27旅）摩步二营负责防守一个无名高地，阻击从怀仁方向来的日军新编37师团一个联队的增援。战斗从清晨打到黄昏，日军在炮火掩护下发动了数次大队级别的集团冲锋。
二营营长王景臣沉着指挥，利用装备的mG34通用机枪、120mm迫击炮和pak40反坦克炮构筑了密集的火网。日军在阵地前留下了层层叠叠的尸体。但在一次最猛烈的攻击中，日军一度突破了阵地左翼。负责左翼防守的二连连长，身先士卒，带领战士们与日军展开白刃战。在连续刺倒两名日军后，被一名日军曹长用刺刀刺中腹部，壮烈牺牲。指导员立即组织营属火力连的迫击炮和重机枪进行火力覆盖，同时带领预备队一个排发起反冲击，终于将突入的日军消灭，稳住了阵地。孙同的牺牲，体现了即使是在强调火力的二纵，到了关键时刻，刺刀见红的战斗依然不可或缺。
