凌晨一点，伴随着三发红色信号弹升上高空，反攻作战打响了。
率先发威的是补充 1 营的掷弹筒，短短数分钟，上百发榴弹打到了伪军阵地上。伪军阵地顿时被硝烟笼罩，爆炸的火光照亮了周围的一切。毫无防备的伪军被炸得人仰马翻，哀嚎一片。
“杀。”趁着伪军陷入大乱，补充 1 营从三个方向对伪军阵地发起冲锋。一时间杀声震天，战士们个个如同猛虎下山，势不可挡。伪军们还想依靠阵地挡住冲锋的战士们，却遭到前排机枪手的猛烈扫射，纷纷中弹倒地。仅仅不到五分钟，伪军阵地就被突破，伪军被杀得连连后退，死伤惨重。
“报告，敌人阵地已被突破，我军已与敌人展开近战拼刺。”
“命令保安团全体上刺刀，跟我冲上去，全歼敌人。”收到消息的郭涛立刻率领河曲县保安团顺着补充 1 营打开的缺口冲进战团，与伪军展开白刃战。
两个伪军团长竭尽全力想要收拢部队，但是敌我双方已经搅在一起，命令根本无法传达。黑夜里，伪军乱作一团，不少伪军见无路可退，打算拼死一搏，他们身手不错，妄图凭借凶狠残暴杀出重围。然而无论是补充营还是保安团，在拼刺方面的训练都很注重，完全学习日军的方法，以三角刺刀阵对付伪军，很少单独拼杀。双方刚一交手，手持马刀的伪军纷纷被战士们的刺刀捅倒，死伤惨重。即便是单打独斗，战士们凭借刺刀一寸长一寸强的优势压制了伪军。
不消片刻，伪军便被杀得溃不成军，四散溃逃。两个骑兵团长带着仅剩百余骑兵狼狈逃离战场，向北疾驰而去，消失在了黑夜里。
此时，张家窑村的伪军李守信已经听到了南边的枪炮声，但他以为是伪军发起了夜袭，所以并未派人过去查看情况。李守信之所以有如此判断，是因为他已经知道阻击他的就是两个保安团，战斗力低下，根本不足为惧，要不是占了地形的优势，早就被他突破防线。郭涛恰恰利用了这一点示敌以弱，让李守信麻痹大意，故意隐藏补充 1 营和特务营的消息，就是为了反攻的时候给李守信重重一击。李守信成功上当，轻敌大意的他注定要付出惨重的代价。
“参谋长，敌人已经被彻底击溃，除了百余骑兵向北溃逃外，大部分都已经被我军歼灭，另外还缴获了大批战马，抓获了 200 多俘虏。”宋金彪一脸欣喜地向郭涛汇报着战斗结果。
“宋营长，通知保安团留下一个连看押俘虏，打扫战场，其余人立即整队，按照计划向张家窑村运动。”郭涛深知打垮李守信才是最重要的，因此下令部队立刻出发，想要一鼓作气拿下李守信。
凌晨四点半，经过两个半小时的快速奔袭，郭涛带领部队成功抵达了张家窑村东西两翼。
此时，李守信已经从逃回来的败兵嘴里得知了前方两个骑兵团惨败的消息，大惊失色，连忙下令村内部队立刻戒备，做好战斗准备，预防敌人偷袭。
此次作战，李守信一共也就带了五个骑兵团，如今一战就折损了两个，可谓是遭到重创。李守信很清楚，自己虽然是伪蒙军总司令，但是在“蒙古联盟自治政府”内部，同为亲日的德王也是深受日本人器重，并且与自己存在着权力上的竞争。自己之所以能坐稳这个总司令，靠的就是手底下掌握了伪蒙军大部分兵力，若是没了军队，自己屁都不是。想到这里，李守信心中就有了消极避战的念头。他不愿意在此死拼，这对他没有任何好处，只会白白消耗他的实力。
就在这时，大同司令部的后宫淳向他发来了电报，让他立刻整顿兵马，撤回绥远。收到电报的李守信大喜过望，原本他还担心自己贸然撤退会得罪日本人，如今有了这封电报，他心中再也没了顾虑。于是李守信当即下令集合部队，沿着来时的路，全速撤退。
凌晨五点，郭涛下令总攻开始，两个保安团和补充 1 营从东、西、北三个方向向张家窑村发起了进攻。
正在集结的伪军顿时被猛烈的炮火炸得死伤惨重，乱作一团。李守信见状，立即下令各团军官控制部队，维持秩序。李守信从喊杀声中听出了北面敌人实力最弱，马鞭一挥，指挥部队从北面村口杀出，随后一马当先，冲在了队伍前面。
北面进攻的正是保德县保安团，全团近千人，刚冲到村口百米处，只听得村内战马嘶鸣，地面快速震动起来。战士们不知所措，依旧在向前冲，结果与李守信率领的骑兵撞了个满怀。
李守信看到冲过来的步兵，双腿猛夹战马，冲进人群中，奔腾的战马接连撞到数名保安团战士。后面的伪军骑兵紧跟着李守信，向着保德县保安团发起了冲锋。于是，在这片较为空旷的地上，保德县保安团与伪军骑兵展开了近战搏杀。面对源源不断的伪军骑兵，保德县保安团仅凭一腔血勇，哪里是对手？双方刚一交手，保德县保安团就被伪军骑兵冲的阵脚大乱，死伤惨重。团长更是在交手过程中，刚杀死一名骑兵，就被左侧一名骑兵一刀砍掉左臂，紧接着被后面冲来的骑兵战马撞飞，重重砸在地上。之后，伪军骑兵继续向前冲锋，无数马蹄践踏过团长和牺牲战士的遗体。仅仅一个回合，保德县保安团就被伪军从中间杀开一个缺口，尽管战士们拼死拦截，却还是让伪军逃了出去。
郭涛在得知伪军骑兵向北突围后，立马就意识到不妙，连忙带着部队前来增援，却还是晚了一步。看着地上保安团战士们的遗体，郭涛为自己的部署失当自责不已。他好言安抚了保德县保安团剩余的战士，提拔副团长代理团长之职，整顿部队。
吃了这么大的亏，郭涛心中怒火中烧，当即下令部队全速追击，誓要为牺牲的战士报仇。
李守信一路北逃，先是遭到特务营伏击，损失 300 多人，随后又在水泉乡遭到二次伏击，再次折损 100 多人。28 日，李守信退到了清水河县县城。
3 月 1 日凌晨，郭涛率军一路追亡逐北，杀到了清水河县县城外。休整一天后，郭涛率军攻城，李守信无心再战，弃城而逃。
3 月 2 日上午八点，郭涛率军进入清水河县县城，宣告清水河县光复。