在得知冈崎大队已占据关家垴和柳树垴后，八路军总部随即决定让总部特务团提前起攻击。
凌晨3时前，特务团各营到达预定位置，随即对关家脑阵地动进攻。很快沉闷的黑夜顿时被隆隆的爆炸声打破。
战斗打响之后，特务团长欧致富立即命令埋伏在山下的特务团各部迅速向目标冲击。
一开始战斗进展相当顺利，特务团很快靠近了关家垴上的一排窑洞。就在准备起进攻时，左侧的一间窑洞突然响起猛烈的机枪声，把特务团压了回去。
原来，冈崎大队已将整排窑洞贯通，每个窑洞都筑有机枪阵地，既可独立作战，又可与其他窑洞互相掩护、互相支援，形成交叉火力网。
在机枪阵地前面还挖了防弹壕，如果手榴弹没有扔到位，将滚入防弹壕里，难以造成威胁。窑洞外也挖了工事，构成了里外相连、窑窑相通的循环作战系统。
特务团不明就里，在与日军争夺窑洞时，付出了不小的代价。
欧致富一看情况不妙，立即命令各营暂停攻击，就地隐蔽，等大部队起攻击后，再里应外合。
突袭不利，总部指挥所随即出总攻信号，参战部队向关家垴和柳树垴同时起攻击。
决死第1纵队38团奉命攻打柳树垴，接到攻击信号，铆足劲的战士们迅速向柳树垴冲去。
双方在柳树垴展开了激烈的争夺，经过两个小时的激战，决死队在天亮时占领了柳树垴。
决死队没有料到，一个中队的日军居然乘38团与25团调整部署时，利用夜色作掩护，又悄悄地接近了柳树垴阵地。
决死队是一支新部队，战场经验不足，就在他们麻痹大意时，遭到该中队日军的突然反击，柳树垴阵地又被日军夺走。
战场形势的变化，出乎八路军总部的预料，彭老总迅即命令386旅反攻。
于是，八路军在进攻关家垴的同时，不得不抽出三个营的兵力再攻柳树垴。连续攻击了四次，甚至有两次攻上了山头，最终却未能夺回失去的柳树垴主阵地。
进攻关家垴同样艰难，386旅772团在东北方向的攻击，由于攻击地形十分不利，能接近日军阵地的只有一条约1尺宽的小路，战斗打得异常残酷。
战士们一次又一次地攻击，一个台阶一个台阶往上爬，反复与日军短兵相接，伤亡极大。战至中午，772团1营原本70多人的1连只剩下3人；50多人的3连只剩下指导员和2名伤员；近70人的4连只剩下10余人。
午后，1营剩下的人员在营长蒲大义的带领下仍继续配合兄弟部队向日军攻击。14时，当1营被兄弟部队换下来时，只剩下6个人。
385旅769团从西北方向攻击关家垴，这一面，是一个约20米高的陡崖，快到崖顶的地方，有一个略凸出来的壕坎，上面又是一条30多米长的斜坡，一直通到关家垴山顶日军的前沿阵地。
攻击前，769团突击部队曾借助攀登工具和陡崖上的野藤爬到壕坎处，但被觉，日军随即用火力封锁了斜坡。
受地形所限，769团突击部队既无法起冲锋，又无法压制日军火力，反被日军压制在壕坎处无法行动，他们的后续部队也困在后面无法投入战斗。
与此同时，日军驻山西第一军得知冈崎大队被围关家垴，当即派来飞来飞机增援，进行狂轰滥炸。
而关家垴地方狭小，八路军投入进攻的兵力密集而无处躲藏，轰炸造成很大伤亡，不得不暂停进攻。
对关家垴的争夺进行了5个小时，八路军攻占了附近的数处高地，但仍拿不下主阵地。
经过10月30日一天的激战，八路军虽占领了关家垴和柳树垴部分日军阵地，歼灭了不少日军，但剩下的日军仍占据着两地的主要阵地。
与此同时，129师385旅和新编第十旅在外围的阻击战也于同日打响。当分别从武乡、辽县出动的2500多名日军向关家垴增援时，遭到三八五旅和新编第十旅的顽强阻击。
此外，由黎城等地出动的数千名日军机动部队，继续向关家垴开进。
在此情况下，386旅又派出一个团前去担任阻击任务，八路军其他各部则于10月31日重新组织兵力对关家垴和柳树垴的日军起了进攻，力争在日军援军到来之前歼灭冈崎大队，结束战斗。
然而驰援日军最终逼近关家垴，八路军不得不撤退，于是乎此战八路军总部调动了近万兵力却没能歼灭五百日军。
这一仗打下来八路军不但自身损失极为惨重，还致使部分突入关家脑的日军突围成功，而此战也被彭老总视为自己戎马一生的四大败仗之一。
虽说此战八路军打的确实令人很不满意，但也绝不像小鬼子说的那样500对两万还歼灭一万，此战八路军个部队加起来确实有两万多人，但是绝大多数都在外围阻击日军的援兵，真正参加攻坚的只有五千人左右。
而且此战的结果也没有日军说的那样夸张，根据战后披露的资料显示，此战八路军伤亡2000多人，而日军伤亡，三百多人。
虽说如此，但是此战也是抗战史上八路军为数不多的以我军失利结束大规模攻坚战，而且伤亡比为10：1，说是一场彻头彻尾的大败仗也不为过。
然而现在这场战斗却被小鬼子拿出来当作典型宣传，这对八路军的声誉造成了极大的影响，也让八路军前段时间浴血奋战拼出来的赞誉一夜之间化为了泡影。
面对全国民众的质疑，八路军总部也颇感无奈！
当时的情况由不得他们不打，因为水腰子兵工厂就在边上，不打的话后果不堪设想。
而小鬼子的那个大队长也是个作战经验极其丰富的家伙，他被八路军包围之后非但没有图为，反而眼光敏锐的抢占了关家脑这一易守难攻的战略制高点。
那家伙甚至于还想以此为中心，将八路军主力吸引过来，然后让第36师团的主力在外围形成一个巨大的包围圈，将八路军总部以及129师的部分主力一口吃掉。
不管是彭老总还是八路军其他部队都是被那个冈崎中佐逼到了刀尖上，不管付出多么惨重的代价都必须打，才会造成眼下被动的局面。
八路军总部倒是想要通过一场酣畅淋漓的战斗回应国人的质疑，然而现在已经进入了百团大战的第三阶段，在日军得到援兵的情况下，八路军根本不可能再动大规模的反击了。
反观日军却在不断地集中兵力向各个八路军根据地进行残酷的扫荡，不管是129师还是晋察冀军区等部队都承受了巨大的压力，就连八路军总部也在不断地转移。
关家脑战役之后，八路军总部是彻底的被架到了火上烤，处境非常的尴尬，却又很无奈！
消息传到鲁西，周卫国心里暗怒，这些狗日的小鬼子还真的是混账，不遗余力的带节奏诋毁八路军！
好在鲁西的两万五千多大军已经整装待，现在就等他一声令下来！
当下周卫国便不再犹豫，当即命令麾下的8个步兵团外加部分技术兵种立即行动，按照既定计划向冀南地区动进攻。
小鬼子不是叫嚣八路军是土鸡瓦狗不堪一击吗，周卫国倒是想看看这些小鬼子当听到八路军攻占冀南之后会是什么样的表情。
还有国内那些质疑八路军战斗力的人，周卫国也不想多说什么，唯有实力才能打脸！
此时周卫国唯一想说的是——咱们战场见！