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，大森多吉被击毙，中队长浅川敏靖就被清军从马上击伤在地剖腹自杀，中岛安太郎、阿久津舍吉、铃木善二郎、田边口等被击伤。清军的旗手举着蓝色旗子，其势难敌。四面都是清军，枪弹像倾盆大雨一般。
这时原在东路周家村附近布防的拱卫军，已经在徐邦道指挥下从东北沟方向逼向日军步兵第三中队左侧包围，日军见势不妙，便向许家窑方向突围。不料第三中队刚行至长岭子，从周家村方向赶来的徐邦道部50名骑兵已截住日军退路，将其马队割成数段，重重包围。日军又急派第二、第四两个步兵中队增援。
雷霆纵队第三支队在前往土城子的途中，与日军增援的部队第四中队遭遇，双方在长岭子展开激战。炮兵在长岭子南2公里东南高地上架起大炮，向日军猛轰，步兵和装甲部队向日军两侧侧发起进攻，声势浩大。
日军支撑不住，四处逃窜，左突右冲，向来路双台沟方向狼狈溃逃。雷霆纵队乘胜猛追，日军无力再战，甚至来不及收拾尸体，就向营城子方向败走。直到下午日军部队的炮兵赶到进行火力支援。
此时恰逢坂井中尉向其他部队提供补给时路过，看到友军被围不利，立即发出攻击敌炮兵阵地的命令，抑制住雷霆纵队的攻击，秋山部队趁机逃出重围。死亡计有步兵第一大队第三中队小队长中万德次以下官兵12人，负伤步兵中尉三谷仲之助、骑兵大尉浅川敏靖以下32人，死伤共计44人，另有两人死伤不明。
徐邦道率清军骑兵乘胜追击，日军溃退到双台沟以北，侦察兵报告长岭子方向有日军活动迹象，清军命令停止追击逃跑之敌，
徐邦道的拱卫军在土城子阻击战中有进无退，气势如虹，使日军苦苦支撑，不仅使数名指挥官殒命，而且险些成“袋中之鼠”，这是日军自与清军交战以来未曾遇到过的狼狈状。
山地元治率领左翼的第二旅团，秋山好古少佐率领的先锋骑兵大队的日军边撤退，边往后看，如惊弓之鸟，正在仓惶逃离的时候，又听到马队喊杀的声音。