左右两翼战线战况高度相似。第8、12师团组织十余轮集团冲锋，每次推进至阵地前沿，均被炮火、机枪联合拦阻。国军后方迫击炮持续抛射，彻底压制日军八九式掷弹筒火力；没有掷弹筒威胁，战壕内轻重机枪火力全开，打得日军鬼哭狼嚎，死伤一片。
两军反复拉锯至当日入夜，日军全线未突破国军任何一段主防御工事。
深夜，冈田资判定常规分路推进战术失效，决意集中全师团装甲力量实施中央重点突破，效仿德军闪电战术，强行撕裂国军中路防线。
次日清晨，浓雾笼罩整条战线。战车第2师团集结全部可机动装甲单位，含剩余九七式中型坦克、搜索队九五式轻型坦克、残余装甲车，合计近两百台装甲战车，向暂5军中路阵地发起关东军建军以来规模最大的装甲集群冲锋。
然而黄焕然却早已做好了准备。
日军坦克群完全冲出雾区、进入预设杀伤区瞬间，侧翼潜伏的火箭炮师一百零八门飓风火箭炮同步齐射，一千多枚火箭弹拖曳白色尾焰，精准覆盖坦克身后跟进步兵纵队。日军机动步兵第2联队进攻梯队被火力拦腰切断，装甲部队孤军突前，步兵完全脱节，无法协同攻坚。
坦克突进至阵地前五百米，后方炮兵1、3师两百余门105毫米榴弹炮同步开火，配属七十二辆自行火炮自左右两翼实施交叉打击。
日军装甲集群陷入三面交叉火力，阵型瞬间溃散，燃烧残骸遍布突击通道。十余辆突破一线战壕的九七式坦克，迎面遭遇国军反坦克步兵小组火箭筒近距离射击，全数被毁。国军在战壕里布置了大量反坦克伏击小组，交替掩护协同作战，将整片阵地化为日军装甲坟场。
激战至当日午后，战车第2师团装甲损耗超七成，第6联队联队长被困指挥坦克内，遭火箭弹直接命中阵亡。冈田资无力再战，下令全军向后收缩撤退。
3月4日，日军变更主攻方向。第12师团转至右翼，集中兵力猛攻独3师驻防阵地，师团长沼田多稼藏亲赴前沿督战。师团步兵依托炮火掩护，连续发起数十次集团冲锋。战至黄昏时分，独3师、独4师防线结合部被日军撕开一道缺口。
沼田多稼藏立刻投入师团主力，全数涌入缺口，意图穿插侧翼，迂回包抄国军整条防线后方。
孰不知这处缺口，是黄焕然刻意放开的诱敌口袋。
3月5日凌晨，第12师团主力全数进入狭长谷地缺口后，黄焕然下达合围总攻令：炮1、3师、火箭炮师，两军配属山炮、野炮团同步轰击谷地两翼出入口，彻底锁死日军撤退通道。
北侧丘陵潜伏的马秀芳东北挺进军、奇俊峰骑兵第12师全线杀出，快速穿插切断第12师团与左右友邻部队的联络通道。正面暂68师、两翼独3师、独4师同步向内挤压，将整支第12师团压缩进长三公里、宽一公里的封闭谷地包围圈内。
当日午后，师团指挥本部遭远程炮火直接摧毁，沼田多稼藏当场被炸死。残余日军依托土坡、破损辎重车辆负隅顽抗，国军各部分层清剿，至黄昏时分，第12师团全数被歼灭，无一人突围。
与此同时，暂6军与日军第8师团持续交战。横山静雄收到第12师团全军覆没战报，惊骇之下紧急下令全线后撤。但由于撤退指令仓促下达，部队调度混乱，被暂6军抓住机会全线追击，打得溃不成军。第8师团战后清点，兵力损耗达四分之三，横山静雄搭乘指挥车后撤途中，遭国军飞机低空扫射负伤。
战车第2师团残部向通辽方向撤退，沿途持续遭遇国军战机低空追击轰炸。冈田资退守通辽城外清点剩余装备，全师团仅四十八辆坦克尚能开动，部队伤亡过半，失去攻坚作战能力。
3月8日，长春关东军司令部
梅津美治郎端坐办公桌前，桌面平铺绥东会战完整战损报告。室内参谋全员垂首，无人敢出声。
报告内容清晰刺眼：战车第2师团装甲装备损毁大半；第8师团兵员损失四分之三；第12师团全员覆灭。
一旁站立的参谋长吉本贞一手攥紧木质铅笔，力道过大，笔杆从中断裂。
长久死寂后，梅津美治郎缓缓起身走到窗前，背对室内所有参谋。
“传令第8师团、战车第2师团就地于通辽构建防御阵地；从辽南、辽东驻防部队抽调补充兵员，于沈阳至锦州铁路沿线重新集结战略机动兵团。”
吉本贞低声发问：“夺回热河作战计划如何处置？”
梅津美治郎未曾回头，语气冷硬：“暂时搁置。情报部门严重低估支那军火力配系与纵深防御能力，单线突进等同于白白损耗兵力，短期内不再组织热河方向攻势。”
