凌晨三點鐘，北線指揮所收到從惠山西郊發來的無線電，獲知空中騎兵第二旅已經攻陷日軍西郊陣地的部分據點，目前正在與日軍進行火力對峙-這與原定計劃有很大的出入，空中騎兵第二旅僅僅是打算破壞部分日軍陣地防線，建立一道臨時的防御根據地，然後等到天亮之後配合陸軍發動總攻。
可是當傘兵經過兩個小時著落並集合之後，卻發現著落位置有些許偏差，不得不倉促開始針對日軍陣地的強攻。好在日軍陣地的火力大部分被三十六師和三十八師佯攻部隊吸引，同時缺乏重型火力，因此強攻進行的非常順利，很快就奪下日軍外圍防線的許多據點。
偏偏在這個時候，日軍調集主力部隊，彷佛是下定決心要把失地奪回來，于是在接下來的幾個小時里連續發動了多次進攻，並且日本步兵的沖鋒攻勢異常凶猛，就像是一群饑餓的野獸發現嘴邊的肉似的。
盡管空騎第二旅頑強打退日軍多次進攻，可是做為空降部隊同樣缺乏足夠的重火力，甚至連普通的彈藥都供應不足。面對日軍即將發起的新一輪進攻，空騎第二旅非常懷疑他們是否能夠支撐到黎明到來，因此緊接發送了一封無線電，請求陸軍部隊提前發動總攻。
吳佩孚在接到電報之後，意識到惠山城內的作戰遇到困境，同時也推測日軍發動如此規模的連續進攻，必然會導致周邊陣地兵力不足、防線薄弱，在這個時候發動總攻是最合適不過。唯一值得擔心的就是天色問題，夜晚作戰是兵家大忌，不管是偷襲還是奇襲，在沒有足夠視線的情況下，很容易造成過多的誤傷並且導致戰術執行出現偏差。
只是，事到如今，容不得那麼多顧慮，如果再發動總攻只怕空中騎兵第二旅就支撐不住了。當即，他立刻下達作戰命令，要求三十六師和三十八師所有作戰部隊，按照之前制訂的總攻計劃提前執行，並且通知飛艇部隊提供大面積照明彈支援。
僅僅休息不到八個小時，三十六師和三十八師各作戰單位再次整裝出擊。
三艘小型飛艇盤旋在惠山空不同的方位，持續拋射出照明彈，把整個惠山空都點的通明。在這人造光亮的照耀之下，炮兵向惠山城內開始有限覆蓋式射擊，制造摧毀日軍在城內的據點，並且提供聲勢的支援。
按照「愚公行動」的原計劃，三十六師和三十八師一次性投入六個團的兵力，直接從山下開始向山蔓延，同時派出數個獨立營監控兵線漏洞的位置，防止日軍會兵線縫隙溜出來。吳佩孚是下了狠手，決心徹底把第十七師團連根拔除，不給一絲一毫的突圍機會。
如果惠山戰役還像新義州那樣，三十三師和三十七師攻克了新義州，卻還用一個多月的時間追剿第七師團的殘部，他吳佩孚的顏面可確實一點都保不住了。
僅僅半個鐘頭的時間，整個惠山城的戰局瞬間升溫。中國士兵快速的突近日軍外圍陣地，雙方爆發了激烈交火，哪怕整個惠山外圍缺乏足夠的障礙物掩護，但在優勢的火力壓制之下，中國士兵依然義無反顧的發起沖鋒。
雖然這是一次從四面八方向惠山發起的總體圍攻，但吳佩孚還是指示主力進攻部隊優先從西郊打開缺口，與空中騎兵第二旅完成會合，立刻這個缺口直接突入城內。其他方向的部隊則盡量控制進攻的進程，等待主力部隊突入城內後再發起強攻。
三十六師七十七團最先抵達西郊，在這里與傘兵部隊打了一個夾擊，摧毀了日軍在西郊外圍最後兩個據點，順利完成會師。
當七十七團來到傘兵部隊陣地時，發現很多傘兵部隊的士兵正在使用繳獲的日本步槍，他們的子彈早已打光了，萬般無奈之下只能如此。七十七團趕緊組織了一支後勤小隊，從山下面運輸彈藥到西郊陣地，兩路人馬暫時不急著進攻，決定據守在西郊陣地休整片刻，等武器彈藥重新裝備後再發動進攻。
「快，我沒有子彈了，這里有好多敵人，把輕機槍架過來。」
「來了來了，手榴彈來了，別讓小鬼子靠近。」
「三連長，帶領你所有的人趕緊去支援左側，那邊都他媽的快肉搏起來了。」
「迫擊炮，標尺一一五，中距離開火。預備，放！」
西郊的戰火很快進入白熱化，隨著第七十七團後續兵力越來越多，中國軍隊的防守勢頭越來越猛，甚至很快就打出了反撲的氣氛。至于日本軍隊在經過長達四個月的缺糧缺物，很多士兵連冬裝都沒有，軍心早已經混亂不堪，完全是憑借著一股決死的意志來支撐士氣。正因為如此，做為進攻一方的日軍部隊反而打得毫無章法，士兵們完全只是不顧一切的向前沖，除了造成更多的傷亡之外，竟根本不能奪回一寸的失地。
很快，第七十七團的後勤部隊把大批彈藥送到西郊陣地，空騎第二旅的士兵們接過彈藥，紛紛的開始重新補充武器。第二旅旅長與第七十七團團長趁著這個空檔會了一面，拿出幾個月前就測繪出的惠山地圖，簡單商議了一套進攻方案，隨即立刻開始執行。
七十七團和空騎第二旅集合了所有迫擊炮，向日軍持續不斷的進攻路線攔腰轟擊，趁著日軍後續兵力被截斷的時機，中國士兵開始沖出據點發動防守反擊。手持散彈槍和自動步槍的士兵沖在最前面開路，先從日軍兵線撕開一道缺口，後續兵力則沿著缺口向惠山城內快速突進。
他們不在乎左右兩翼的日軍，只求在最短的時間內殺進城內，然後在城內開闢一道戰略據點。以這一道戰略據點牽制惠山外圍的敵軍陣地，掩護從其他方向進攻的陸軍部隊沖來，打一場徹底的里應外合戰斗。
當空騎第二旅第九連一馬當先沖到惠山古城門前時，赫然發現古城門早已被沙袋堵死，一架日軍的重機槍佔據古城門的門洞，另外兩挺重機槍分別佔據城牆方，這是三個極好的火力點，將正前方一覽無余的籠罩在火力網之下。
九連嘗試著用手榴彈延誤發起一輪強攻，可是二十名突擊隊員剛剛沖到距離門洞三十米的距離，就被一梭子機關槍全部打倒在地。
「狙擊手，把城牆的重機槍給我壓死。二排，準備搶救傷員。」九連連長大吼道。
「連長，太黑了，看不清楚目標。」一個狙擊手大聲的喊道。
「老子不管，你給我把重機槍盯死了。」
「連長，手榴彈不夠，咱們沖不過去的，還是等援軍。」
「是呀，迫擊炮馬到了，兩炮就能干掉他們。」
「他媽的，老子叫你們搶救傷員，沒讓你們繼續沖。其他人都做好掩護，快。」
九連馬組織火力壓制重機槍，趁機派出一隊士兵去搶救突擊隊員，可是就在這時日軍的重機槍又噴出火舌，把九連的士兵又壓了回來。
「小鬼子火力太猛了！」
「日他姥姥的，都別他媽的發慫，受傷的兄弟可等著咱們呢。」九連連長雙眼赤紅，大聲的訓斥道。
就在這時，一個身穿三十八師軍服的傳令兵匆匆的跑了過來，他來到連長身邊問道︰「長官，你們這是哪個部分的？」
九連連長回過頭來看著傳令兵，詫異不已的反問道︰「三十八師？你們怎麼跑這邊來了，三十八師不是應該在南邊嗎？」
傳令兵模了一把臉的汗漬，喘著氣說道︰「我是三十八師九十一團三營的，我們營的進攻路線讓小鬼子的炮兵壓制了，營長帶咱們繞道進攻，結果七繞八繞迷路了。長官，你們這是哪個部分的？」
九連連長沒好氣的說道︰「我們是空降部隊的，這里是西郊陣地。」頓了頓之後，他馬追問道，「你說你們營迷路了，現在人都在哪里？」
傳令兵指了指西南方向，說道︰「就在那邊山丘後面，有一隊小鬼子在西邊的小村子里，咱們營正在進攻村子。營長派我到附近來找軍部隊。」
九連連長大聲說道︰「還打什麼村子，前面就是惠山城了。你趕緊回去，叫你們營長把部隊都調過來，尤其是重武器，只要打掉這三挺重機槍，咱們就攻進惠山城了！」
傳令兵當然知道攻進惠山城是什麼意思，這可是三十六師和三十八師苦苦鏖戰大半年之久的願望，更何況首先攻進惠山城那就意味著獲得首功，這可是千載難逢的好機會。他趕緊應了一聲，然後一刻也不耽誤，匆匆的沿著原路跑了回去。
半個鐘頭後，三十八師的這個營趕了過來，還攜帶了一挺迫擊炮，幾發炮彈轟擊過後，古城門的日軍據點立刻被炸得四分五裂。中國軍隊開始搶攻城門，幾個士兵前把堵在城門口的沙袋全部拖開，隨即手持散彈槍的士兵跳進門洞，對著那些受傷的日本兵瘋狂的噴射。
很快，越來越多的士兵沖進門洞，徑直的殺進惠山城內。