馬占山見狀，下令分出一個團迂回牡丹峰頂。士兵們借著炮火掩護，手腳并用地爬上陡峭的山坡，與日軍展開白刃戰。峰頂的日軍工事被攻克時，士兵們發現陣地上的重機槍手早已戰死，尸體仍死死抱著機槍。占據牡丹峰后，第五軍居高臨下掃射北門日軍，戰局瞬間逆轉。

8月17日黃昏，北門終于被攻破，第一師團第三聯隊傷亡過半，聯隊長森川伊三郎被飛熊坦克的主炮轟成了碎塊，殘部向總督府方向潰退。

東門的戰斗從一開始就陷入了泥潭。8月15日清晨，第六軍劉伯昭部剛踏進東門外側的灘涂，就接連響起地雷爆炸聲。日軍獨立第四旅團把這片大同江支流沖刷出的灘涂變成了死亡陷阱，爛泥里插著削尖的竹樁，水下埋著地雷，瑞氣山的山洞里，反坦克炮正盯著江面。

“派工兵排探路，火焰噴射器手跟上！”劉伯昭趴在一處土坡后，看著士兵們在灘涂中接連倒下，心如同被烈火灼燒。工兵們背著探雷器，在齊膝的泥水里艱難挪動，每前進一步都要耗費巨大的力氣。一名工兵剛標出一處雷區，就被山洞里的冷槍擊中，身體緩緩沉入爛泥，只留下一道暗紅色的痕跡。

裝甲軍第二旅的東北虎坦克根本無法在灘涂中行駛，商少業只得下令坦克在灘涂邊緣掩護，讓步兵先搶占綾羅島。綾羅島是大同江中的江心島，連接著東岸與西岸的兩座橋梁，拿下這里，就能切斷東門日軍的補給。東北軍士兵乘著橡皮艇，冒著日軍的炮火橫渡江面，不少橡皮艇被炮彈擊中，士兵們慘叫著沉入江底，江水很快被染成了紅色。

8月18日，第六軍終于攻占綾羅島。日軍獨立第四旅團退到東岸城區，把民房改成堡壘，街道上堆滿雜物，阻礙坦克推進。一輛東北虎坦克沖進一條小巷，剛轉過拐角就被日軍的炸藥包擊中履帶，車內乘員剛打開艙門，就被屋頂扔下的手榴彈炸死。劉伯昭見狀，下令步兵逐屋清剿，每一棟房屋都要經過慘烈爭奪。一名火焰噴射器手被日軍子彈擊中大腿，他拖著傷腿爬到一棟民房門口，對著窗戶扣動扳機，烈火噴涌而出，里面傳來日軍凄厲的慘叫，而他自己也被身后的日軍擊穿了胸膛。

經過五天拉鋸，第六軍付出兩千余人傷亡的代價，終于攻破東門。但獨立第四旅團的殘部仍在瑞氣山的山洞里負隅頑抗，直到8月20日，士兵們點燃柴草，用濃煙把洞里的日軍逼出來，這場東門之戰才真正落幕。

西門的普通江水位雖淺，卻成了東北軍的噩夢。8月15日，歐震的第七軍剛抵達普通江西岸，就遭遇了本多支隊與神原支隊的猛烈阻擊。日軍在江對岸的蒼光山挖了三層戰壕，普通江上的鐵橋被綁滿炸藥，江邊的玉流館被改成了指揮部，窗口架著多挺重機槍。