戰鬥進行約兩個小時，堅守在山頂的清軍指揮官發現共和軍只有輕機槍和步槍，就對身邊計程車兵說：“和我軍交戰的唐軍沒有炮，肯定是唐軍的小股部隊，我們馬上衝下去，把他們殺得片甲不留。”清軍計程車兵紛紛響應，於是清軍在軍官帶領下發起衝鋒，共和軍發現清軍終於衝鋒了，立即用重機槍、迫擊炮射擊，清軍被炸得人仰馬翻，共和軍趁機發動衝鋒，佔據了雪花山。
佔領雪花山之後，共和軍的炮兵立即在山上架起大炮，向娘子關東門及附近的城牆開炮射擊，炮擊結束後，戰士們如同下山猛虎一樣，衝下雪花山，架起雲梯開始攀爬城牆，清軍在軍官指揮下堅守在城牆上有的用機槍掃射，有的用步槍射擊，有的投擲手榴彈，不讓共和軍登上城牆。
在戰鬥中共和軍的一架雲梯被斷了，上面的五個戰士全都掉了下來，壯烈犧牲。
戰鬥一直持續到當天夜裡，共和軍仍未取得較大進展，負責前線指揮的團長見狀下令組成敢死隊，攜帶兩個炸藥包，炸開娘子關東門。
聽到組建敢死隊的命令，士兵們紛紛響應，很快就組成了二十二人的敢死隊，帶隊的是一個名叫李超的副營長。
只見他拿起一挺輕機槍，一邊掃射一邊往前衝。團長下令：“加強火力，把敵人的注意力吸引過來，掩護敢死隊！”隨後他又對號兵說：“吹衝鋒號，給敢死隊加油鼓勁！”敢死隊衝出一段距離之後，敵人就發現了他們，李超喊道：“快臥倒，匍匐前進！”但還是有幾個戰士被敵人的子彈打中了。
李超對身邊的一個排長說道：“如果我戰死了，敢死隊就由你來指揮，一定要完成任務！”為了躲避敵人的攻擊，敢死隊員只能匍匐前進或滾進，費了九牛二虎之力，才運動到城門附近，引燃了兩個炸藥包的***之後，迅速滾到一旁。
這時輕機槍已經沒有子彈了，李超就把它丟在一旁，從一個清軍的屍體旁邊撿起一支步槍，把屍體上的子彈也都裝到身上。
這時炸藥包爆炸了，兩聲巨響之後，娘子關東門轟然倒塌，城門倒塌後，敢死隊員們立即向城內衝去。
到第二天上午，共和軍完全控制了娘子關。戰鬥結束後，黃玉民給唐峰和劉永華髮電報，彙報狀況，大約半個小時後，黃玉民收到了唐峰和劉永華的回電，唐峰在電報裡表揚了第九軍的官兵一番，劉永華的回電則是命令他們在娘子關休整一天之後，立即向忻口敵軍的側翼發動進攻，配合第八軍攻陷忻口，直撲太原。
給黃玉民發完電報之後，劉永華召集軍官們開會，在會議上他對軍官們說：“同志們，剛剛我收到了第九軍黃軍長的電報，他們已經攻佔了娘子關，我軍已經對據守忻口的敵軍形成了兩面夾擊之勢，戰場形勢對我軍極為有利，我們一定要抓住機會攻佔忻口，進而佔領太原。”現在我命令，各部立即回去準備，兩天之後，對敵人的核心陣地，發動總攻。
，