坊、劉家東山、石場發起猛攻，連續突破兩道鹿砦，摧毀兩座碉堡，後與頑軍衝殺數次，工兵屢次爆破，均遭頑軍強烈火力殺傷，未能攻克主陣地，拂曉時撤出戰鬥。
孫煥彩一開始被打得暈頭轉向，但很快清醒過來，把隊伍收縮到劉家山一帶，依賴麻石條修建的堅固工事，居高臨下，進行頑抗，教五旅十三團付出大量傷亡，攻擊仍未進展。
陳光帶一一五師指揮所跟隨在這個團的後麵，親自到最前沿陣地督戰，把戰況用電話向正在主持召開後勤工作會議的羅榮桓進行了回報。羅榮桓和朱瑞立即趕到前線。
朱瑞和陳光二人，一個主張撤，一個主張打，爭得不可開交。隨後，羅榮桓主持了現場會，來了一個折中的方法，決定暫停進攻，進行圍困，實行土工作業，步步為營，同時把重炮都調上來，並準備炸藥包，待機再發起總攻。
羅榮桓親臨教導五旅，看望了剛剛歸還建製的指戰員，並向大家作了戰鬥動員。他拍拍梁旅長的肩膀說：“老梁同誌，奪回甲子山，對支援一一一師鞏固和擴大濱海根據地有重大意義。”他用手又指著甲子山方向，“你們要把孫煥彩這個釘子拔掉，在那裏安家！”
接著，我軍向址坊、劉家東山實施坑道作業。頑軍從二十三日至二十五日先後以一百至三百人的兵力反撲三次，破壞我軍坑道作業，均被擊潰，並俘其三百餘人。
於是乎，頑軍張裏元部八百餘人由日莒公路以北南援，教導五旅主力迅速進占黃墩及其西南高地阻擊。張裏元聞訊當即縮回日莒公路北。固守址坊、劉家東山的頑軍糧彈消耗殆盡，傷亡日增，且待援無望，故士氣頹廢，惶惶不可終日，企圖突圍逃竄。
不久，孫煥彩以其三三三旅一千二百餘兵力由張家石汪向北突圍，沿途遭我各部截擊，除少數竄回公路以北外，大部被殲。
沒幾天，孫煥彩率其師直屬部隊及三三一旅，由址坊、石場、劉家東山向德靖山方向突圍，當即遭我軍截擊，並尾追至日莒公路附近，該部已潰不成軍，三五成群竄入路北。追擊中，我軍共俘敵四百五十餘人。
至此，經過十四天的激烈戰鬥，敵人在我軍圍困及積極進攻下，內部糧彈消耗殆盡，增援接濟絕望，孫煥彩隻好率殘部倉皇逃跑，我軍勝利收複甲子山地區。
此役我軍共擊斃傷俘其旅參謀主任任家麟以下二千一百三十七人；繳獲步槍三千一百多支，短槍十八支，輕重機槍二十二挺，迫擊炮三門，戰馬三十一匹及大批軍用物資。我軍犧牲連以下人員一百四十八人，負傷五百八十一餘人。
甲子山戰役的勝利，開辟了向日（照）、莒（縣）公路以北發展的通道，根據地迅速得到鞏固和發展，使日照、諸城、莒縣、莒南連成一片，並與魯中根據地相連，打開了濱海地區革命鬥爭的新局麵。根據地人民重見天日，無不歡欣鼓舞。
巍峨的甲子山，重新成為光榮的抗日根據地。
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