盛怒之下，西原一策請求出動航空兵，對歸綏東部的綏遠軍和獨立旅進行轟炸。
日軍出動了十二架96式陸上攻擊機，向歸綏東部飛去。
此時草原上還在進行激戰，日軍十二架轟炸機從遠方天邊雲層中鑽出，轟鳴着，向綏遠軍和獨立旅陣地飛來。
不過這時候，日本人的飛機已經不能再像是以前那樣，可以肆無忌憚的對綏遠一帶的中國軍隊進行轟炸，因爲肖柏手裡不僅有高射機槍，還有高射炮。
二戰中日本和美國一樣，沒有專門的空軍，只有陸軍航空兵和海軍航空兵。而日本的陸軍航空兵實力遠不如海軍航空兵。
這次，日軍轟炸機遭遇了火力強大的防空兵。
一共有五十挺12.7毫米高射機槍，二十門雙37毫米高射炮和十門85毫米高射炮，構成了防空火力。
十二架轟炸機猶如惡鷹撲食一樣，從空中俯衝下來，向綏遠軍和新7軍的陣地上空猛撲下來，機關炮彈和機槍子彈一片片掃過地面，緊接着機翼抖動，炸彈帶着刺耳的呼嘯聲，向地面狠狠砸落下去。
“嗖嗖嗖”子彈掃過綏遠軍和新7軍獨立團陣地，人羣中飛濺起血霧。
從天而降的子彈根本沒有死角，戰士們在平坦的草原上根本無處藏身，被日軍飛機一片片撂倒。緊接着炸彈落入人羣中，爆炸聲，戰馬嘶鳴聲和人的慘叫聲混成一片。草原上火光沖天，積雪被炸得融成雪水。
就在一架肆虐的日軍轟炸機正掠過繼續轟炸的時候，突然地面響起一陣“咚咚咚”的高射炮射擊聲。
“咚咚咚”兩門85毫米高射炮幾乎是同時對準了這架敵機，在敵機的機腹上撕開幾道小口子。火球從敵機機身中騰出，幾秒鐘之後，這架倒黴的日軍轟炸機凌空爆炸。“轟”一團大火球就像是被后羿射落的太陽，從空中墜落下去。還沒有落到地面，機內的彈藥和燃油劇烈殉爆，飛機化爲一堆碎片紛紛揚揚撒落。
緊接着，又是一架低空俯衝掃射轟炸的96式轟炸機被高射機槍擊中。儘管高射機槍未能摧毀這架敵機，卻讓日軍飛機冒出濃煙。
受傷的日軍轟炸機拖着滾滾濃煙，帶着淒厲的哀鳴聲，狼狽逃離戰場上空。
還有日軍轟炸機闖入雙37毫米高射炮射程內，被打得拖着濃煙一頭栽向地面，落在積雪的草原上。“轟”落地的飛機騰起一團大火，四處雪花飛濺，雪下面的土塊和草皮都被掀了個底朝天。
日軍飛機迅速拉起，離開地面高射炮和高射機槍的射程，在高空進行投彈轟炸。
此時，除了十門85毫米高射炮能勉強夠到日軍飛機高度之外，高射機槍和雙37毫米高射炮都夠不上高度。不過，日軍飛機拉高，他們的投彈精確度嚴重降低，對已經散開的地面部隊不再構成太嚴重的威脅。
防空兵持續向空中射擊，阻止日軍飛機轟炸。
而日軍的轟炸機也用機關炮和機槍壓制地面防空兵，子彈和機關炮彈不斷掃下來，防空兵陣地上血肉橫飛。活着的戰士推開犧牲戰士的遺體，操起高射炮和高射機槍，繼續向空中的敵機猛烈射擊。
日軍轟炸機橫掃過去，又投下炸彈，炸燬一挺高射機槍和一門雙37毫米高射炮，但在此期間，又一架96式轟炸機被85毫米高射炮擊中，拖着滾滾濃煙逃離戰場。
經過一番較量，最終日軍轟炸機不再進行這種得不償失的攻擊，不得不放棄了對歸綏一帶中國軍隊的轟炸，向機場返航。
沒有制空權下的草原激戰，在日軍轟炸之下固然損失很大，但是防空兵還是起到作用。事實上，防空兵的作用並非是在於擊落多少敵機，最重要的作用，是保護所需要保護的目標不被敵人轟炸，或者儘可能減少空襲中的損失。
這時候，日軍騎兵旅團已經被擊潰。
殘餘的日軍騎兵見勢不妙，紛紛策馬發起突圍。
幾十挺96式輕機槍和十多挺馬克沁重機槍一陣猛掃，把突圍的日軍騎兵秋風掃落葉一樣掃翻了一大片。不過日本人還是突出包圍圈，向包頭方向逃竄。
綏遠軍騎兵在後面追殺一陣，便放棄了對日軍騎兵追擊，而是把攻擊的鋒頭對準了日軍炮兵陣地。
這時天色已經完全黑下來。
天黑之後，不僅僅是日軍的炮火精確度降低，而且日本人的飛機也不會再來，這正是綏遠軍和新7軍向日軍發動攻擊的最好時機。
發現騎兵來襲，日軍炮兵警衛部隊迅速結成防禦陣型。
“啪啪啪”數枚照明彈打上天空，把綏遠軍騎兵衝鋒的道路照得一片通明。
黑暗中，日軍炮兵警衛部隊陣地上火光跳動，“噠噠噠”不計其數的火舌跳動，機槍子彈下暴雨一般，潑灑向衝來的綏遠軍騎兵。
一批騎兵倒下，後面的騎兵跟着衝擊。
與此同時，騎兵隊後面的迫擊炮向日軍的炮兵警衛部隊發起炮擊。
衝鋒衝了三次，騎兵就衝入日軍炮兵陣地中。一陣砍殺，把日軍炮兵警衛砍得七零八落。緊接着，騎兵又向那些四散逃竄的日軍炮兵發起追殺。
日軍炮兵遭到襲擊，他們的步兵攻勢也遭到遏制。
緊接着，就是騎兵師配合步兵師，對日軍的兩個步兵聯隊發起反擊戰。
日軍的抵抗十分頑強，他們在進攻失利，轉攻爲守之後，還能利用地形隱蔽自己，用手中的武器，特別是擲彈筒，對進攻的中國軍隊造成很大的傷害。
綏遠軍一次次衝鋒都被日軍打退下去，人屍馬屍堆滿了草原。
但隨着新7軍綏遠獨立團的加入，進攻就取得明顯效果。獨立團的老兵也和日軍一樣，擅長使用擲彈筒，而且獨立團還有一批60毫米和81毫米迫擊炮，更是給日軍造成很大的傷害。激戰到臨晨四時，綏遠軍終於衝破了日軍的防禦，衝上敵人的陣地，雙方在草原上展開一場慘烈的白刃戰。
進入白刃戰之後，手持手槍的獨立團警衛排戰士們大顯神威，以手槍點射，大量殺傷那些端着三八式步槍的日軍。
這時候，對日軍戰車聯隊的最後攻擊發起。
肖柏所要的是繳獲那些沒有被徹底擊毀的坦克、裝甲車和自行火炮。此時，日軍戰車聯隊中除了少量戰車之外，其餘的已經全部被打得趴了窩。
幾輛沒有被打趴的坦克上，殘餘的日軍憑藉着坦克當掩體，或是躲在車內，或是趴在坦克下面，或是躲在坦克後面，進行負隅頑抗。
反戰車槍兵和步兵相互配合進攻，把那些頑抗到底的日本人一個個擊斃。
激戰從下午開始，一直打到次日凌晨，日軍戰車聯隊終於被全部殲滅。整個戰車聯隊大約1078名日軍被全部擊斃，除了被徹底摧毀的坦克、裝甲車和自行火炮之外，獨立團和綏遠軍一共繳獲尚可使用的95式輕型坦克12輛，97式中型坦克9輛，97改中型坦克31輛，一式自行火炮8門，91式裝甲車15輛，全殲了這個戰車聯隊。
同時，日軍機動式野炮兵也被打散，一批膠輪式的105毫米榴彈炮，75毫米野炮和70毫米步兵炮被繳獲。
不少日軍炮手還來不及破壞他們的大炮和汽車，就被擊斃。這樣，使得這些完好無損的火炮落入中國軍隊手裡。
除去被日本人自己破壞的火炮之外，一共有6門105毫米榴彈炮，8門75毫米野炮和16門70毫米步兵炮被繳獲，這些火炮全部日軍中難以見到的膠輪火炮。同時被繳獲的，還有一批用來牽引大炮的2.5噸卡車。
對於這些繳獲的武器，汽車和大炮還比較容易處理，可以開車拖走大炮。即使是汽車駕駛員不足，以騾馬也能拉走大炮。但是如此數量衆多的坦克和自行火炮，不管是肖柏還是傅作義，都是第一次繳獲。
一共52輛坦克和8門自行火炮，可是懂得駕駛坦克和自行火炮的人並不多。
懂得駕駛汽車的人，不一定懂得駕駛坦克和自行火炮的人。相反，會駕駛履帶式拖拉機或者推土機的人才會駕駛這些武器。
肖柏手中，一共只有二十六名懂得駕駛坦克的戰士，加上他自己，只能開走二十七輛。但是又不能把這些武器丟在這裡。否則，不是被隨後趕來的日本人搶回去，就是在天亮之後，被日軍的飛機過來炸燬。
但肖柏想出一個辦法，他用馬拉那些開不走的坦克。
日軍的坦克並不重，栓上二十匹馬，就能拉走一輛97式坦克。而重量輕的95式輕型坦克，只需要栓上七八匹馬就能拉走。
“快！動作都快點！把坦克都拉走！實在拉不走的就炸掉！”肖柏指揮戰士們忙碌着把這些戰利品帶走。
天色漸漸亮起，這時候，包頭的日僞軍已經進擊到距離肖柏他們不到五十公里的草原上。原來，在得到佐武勝司少將的求救之後，包頭日軍指揮官西原一策中將就下令，讓日軍一個戰車聯隊、兩個步兵聯隊、一個機動野炮兵聯隊、一個速射炮大隊和兩個騎兵聯隊，在僞蒙軍三個師的配合下，離開包頭，前往解救自己的那個戰車聯隊。
西原一策親自帶隊出擊，在即將抵達歸綏的時候，迎面遇上敗退下來的日軍騎兵和步兵。
“去把他們叫過來，問一下是怎麼一回事！”西原一策對一名參謀軍官說。