14日，張自忠軍長探明我鐵路正麵之敵已進至新橋、火星廟等地，懷遠敵又增兵200餘人、炮10門，曹老集、王莊也有部分敵軍出沒，而我三十一軍、第七軍正對上窯、定遠之敵實施側擊。基於以上戰況，張自忠抓住時機，立即下達了於當晚12點兵分南北兩路、向日寇駐小蚌埠指揮部夾擊的進攻命令，令三十八師以二二四團並二二三團之一營為右先遣隊，從蘇集、胡口子之線出擊驅逐當麵之敵，向淮河北岸推進；一八○師以六七八團並騎兵一排為左先遣隊，從曹老集、王莊之線出擊驅逐當麵之敵，向淮河北岸推進；兩隊之戰鬥區域為張家園、陸家圩、胡家窪、高家胡橋頭、陳家亙、瓦台子、山陽寺之線。3
右先遣隊三十八師方麵，於15日率先向火星廟進攻。該師一一四旅旅長董升堂為鼓舞士氣，親率營長以上軍官誓約：“我軍長在平津蒙不白之冤，強敵當前，正是我輩以勝利為他洗白的時候，我們是有進無退，要奮勇殺敵！倘有不明大義的官兵畏縮不前，一律就地槍決！”4因此，全旅官兵爭先恐後，勇猛殺敵。是夜該部隊憑藉其在喜峰口對日作戰取得的夜戰經驗，發揮西北軍大刀片的威力，沖入敵指揮所猛砍猛殺，許多日軍尚在夢中，就被我官兵用大刀結束了性命。後因第一營主攻部隊被敵發覺，一時槍聲大作，敵人憑藉路障負隅頑抗，與我軍在深夜裏展開巷戰。我進攻連隊則在嚮導指引下，逐屋逐院搜殺。肉搏中，雙方傷亡慘重。經兩個小時的激烈爭奪，三十八師終於拿下敵指揮所，僅小部分敵人突圍逃走。16日，三十八師推進至淮河左岸及南山，一部占領朱家崗。從18日起，我軍對渦河左岸的小街實施強攻，與敵反覆爭奪，至20日，我軍因傷亡過半，遂退出小街，憑藉朱家崗陣地與敵對峙。
左先遣隊一八○師方麵，於15日將新橋車站300餘敵殲滅大部，敵殘部退回曹老集，另一部退至簡家集河右岸繼續頑抗。我軍跟蹤追擊，六七八團團部進至仁和集，第一、二營進至曹老集北端，與敵遭遇，復將日寇擊退。16日拂曉，各部推進至湯家湖、八達集、五鋪之線，騎兵進至三鋪、毛灘集之間，並分向太平崗、趙家圩、徐家崗各地之敵掃蕩。當日，正在修理淮河鐵橋企圖便利援軍通過的30餘名日軍，也被我軍發現後擊斃水中。
17日午時，我飛機3架再次飛臨蚌埠上空投彈，炸毀車站的路軌及公路旁房屋一所，並命中中塗山敵陣地及淮河船隻，使我軍士氣大振。
次日清晨，占據小蚌埠之敵百餘名利用我軍修築的工事及磚窯等設置向我發起進攻。10時又以步騎兵聯合方式沿淮河北岸河堤向我遊擊，被我高家庵、吳家庵、徐台子一帶的伏擊部隊擊退。一八○師隨即占領淮河北岸河堤陣地，黃昏後又選派精銳士兵200名組成敢死隊，由第二連呂連長率領，夜襲小蚌埠，擊斃日軍百餘人，於次日淩晨4時完全占領小蚌埠，旋將其所有重要據地和工事悉數破壞後，在拂曉前仍退回原陣地，隔河警戒。
淮河兩岸戰鬥白熾化之時，第五戰區司令長官李宗仁又令於明光、池河陷落後撤至津浦路西側山區休整待機的劉士毅第三十一軍及周祖晃第七軍採取遊擊戰術，迅速出擊淮河以南上窯、滁縣、定遠、鳳陽、池河鎮等地日軍側背，協助五十九軍安全接替五十一軍淮河北岸陣地，並配合五十九軍作戰。
2月11日，三十一軍一三八師渡過高塘湖，將上窯的五六百名敵軍包圍，並數度沖入圩內與敵白刃相拚，殲滅上窯日軍100多人。12日，一三五師一部克復武店後，又在考城附近將上窯逃竄之敵大部殲滅。日軍隨即從鳳陽、懷遠等地派兵2000餘人，企圖增援高塘湖方麵。但三十一軍一三一師早已與當地民間組織紅槍會等聯合，“每五十名紅槍會配步兵五十名、步槍五十枝、計六千餘人在鳳陽一帶與敵展開遊擊戰，並曾攻入懷遠古西門”，1使敵人難以兼顧。已渡過淮河北岸、盤踞新橋附近，並企圖乘勢北上的日軍，也因受到南岸我軍牽製，不得已於14日抽調3000餘人回援考城、上窯方向，給五十九軍的全麵反攻製造了良好的契機。
馮玉祥對上窯、考城我軍將士英勇殺敵，給予很高的評價，曾作詩《上窯考城》一首，刊於1938年3月9日的《大公報》上：
津浦南段，
展開血戰，
殺敵之日，
本月十三。
上窯敵人，
約有一千，
出敵不意，
被我聚殲。
鳳陽之西，
地名考城，
一千多兵，
皆為敵兵。
我軍猛擊，
馬到功成，
敵死四百，
其餘逃生，
前有埋伏，
後有追兵，
兩處倭寇，
被我殺平。
此路戰情，
我軍全勝，
奇兵猛襲，
方能製敵死命。
擊敵之側，
抄敵之背，
實實虛虛，
定使敵軍崩潰。
二十七年二月二十日
16日，周祖晃第七軍亦由合肥抵達老人倉、張家鎮一線。17日第一七二師程樹芬部向桑家澗方麵進擊，吸引敵由定遠方麵馳援的步騎兵二三百人及坦克10餘輛。第一七一師一○二一團採取遊擊方式，於是日夜襲定遠，次日拂曉又退回高塘附近，與敵周旋。19日，敵千餘人由池河鎮向老人倉進攻，我軍為避免正麵對敵作戰，旋退出老人倉，另派一○二八團適時由烏家趕至敵人後背，重新占領南徐家、蕭莊之線。
右先遣隊三十八師方麵，於15日率先向火星廟進攻。該師一一四旅旅長董升堂為鼓舞士氣，親率營長以上軍官誓約：“我軍長在平津蒙不白之冤，強敵當前，正是我輩以勝利為他洗白的時候，我們是有進無退，要奮勇殺敵！倘有不明大義的官兵畏縮不前，一律就地槍決！”4因此，全旅官兵爭先恐後，勇猛殺敵。是夜該部隊憑藉其在喜峰口對日作戰取得的夜戰經驗，發揮西北軍大刀片的威力，沖入敵指揮所猛砍猛殺，許多日軍尚在夢中，就被我官兵用大刀結束了性命。後因第一營主攻部隊被敵發覺，一時槍聲大作，敵人憑藉路障負隅頑抗，與我軍在深夜裏展開巷戰。我進攻連隊則在嚮導指引下，逐屋逐院搜殺。肉搏中，雙方傷亡慘重。經兩個小時的激烈爭奪，三十八師終於拿下敵指揮所，僅小部分敵人突圍逃走。16日，三十八師推進至淮河左岸及南山，一部占領朱家崗。從18日起，我軍對渦河左岸的小街實施強攻，與敵反覆爭奪，至20日，我軍因傷亡過半，遂退出小街，憑藉朱家崗陣地與敵對峙。
左先遣隊一八○師方麵，於15日將新橋車站300餘敵殲滅大部，敵殘部退回曹老集，另一部退至簡家集河右岸繼續頑抗。我軍跟蹤追擊，六七八團團部進至仁和集，第一、二營進至曹老集北端，與敵遭遇，復將日寇擊退。16日拂曉，各部推進至湯家湖、八達集、五鋪之線，騎兵進至三鋪、毛灘集之間，並分向太平崗、趙家圩、徐家崗各地之敵掃蕩。當日，正在修理淮河鐵橋企圖便利援軍通過的30餘名日軍，也被我軍發現後擊斃水中。
17日午時，我飛機3架再次飛臨蚌埠上空投彈，炸毀車站的路軌及公路旁房屋一所，並命中中塗山敵陣地及淮河船隻，使我軍士氣大振。
次日清晨，占據小蚌埠之敵百餘名利用我軍修築的工事及磚窯等設置向我發起進攻。10時又以步騎兵聯合方式沿淮河北岸河堤向我遊擊，被我高家庵、吳家庵、徐台子一帶的伏擊部隊擊退。一八○師隨即占領淮河北岸河堤陣地，黃昏後又選派精銳士兵200名組成敢死隊，由第二連呂連長率領，夜襲小蚌埠，擊斃日軍百餘人，於次日淩晨4時完全占領小蚌埠，旋將其所有重要據地和工事悉數破壞後，在拂曉前仍退回原陣地，隔河警戒。
淮河兩岸戰鬥白熾化之時，第五戰區司令長官李宗仁又令於明光、池河陷落後撤至津浦路西側山區休整待機的劉士毅第三十一軍及周祖晃第七軍採取遊擊戰術，迅速出擊淮河以南上窯、滁縣、定遠、鳳陽、池河鎮等地日軍側背，協助五十九軍安全接替五十一軍淮河北岸陣地，並配合五十九軍作戰。
2月11日，三十一軍一三八師渡過高塘湖，將上窯的五六百名敵軍包圍，並數度沖入圩內與敵白刃相拚，殲滅上窯日軍100多人。12日，一三五師一部克復武店後，又在考城附近將上窯逃竄之敵大部殲滅。日軍隨即從鳳陽、懷遠等地派兵2000餘人，企圖增援高塘湖方麵。但三十一軍一三一師早已與當地民間組織紅槍會等聯合，“每五十名紅槍會配步兵五十名、步槍五十枝、計六千餘人在鳳陽一帶與敵展開遊擊戰，並曾攻入懷遠古西門”，1使敵人難以兼顧。已渡過淮河北岸、盤踞新橋附近，並企圖乘勢北上的日軍，也因受到南岸我軍牽製，不得已於14日抽調3000餘人回援考城、上窯方向，給五十九軍的全麵反攻製造了良好的契機。
馮玉祥對上窯、考城我軍將士英勇殺敵，給予很高的評價，曾作詩《上窯考城》一首，刊於1938年3月9日的《大公報》上：
津浦南段，
展開血戰，
殺敵之日，
本月十三。
上窯敵人，
約有一千，
出敵不意，
被我聚殲。
鳳陽之西，
地名考城，
一千多兵，
皆為敵兵。
我軍猛擊，
馬到功成，
敵死四百，
其餘逃生，
前有埋伏，
後有追兵，
兩處倭寇，
被我殺平。
此路戰情，
我軍全勝，
奇兵猛襲，
方能製敵死命。
擊敵之側，
抄敵之背，
實實虛虛，
定使敵軍崩潰。
二十七年二月二十日
16日，周祖晃第七軍亦由合肥抵達老人倉、張家鎮一線。17日第一七二師程樹芬部向桑家澗方麵進擊，吸引敵由定遠方麵馳援的步騎兵二三百人及坦克10餘輛。第一七一師一○二一團採取遊擊方式，於是日夜襲定遠，次日拂曉又退回高塘附近，與敵周旋。19日，敵千餘人由池河鎮向老人倉進攻，我軍為避免正麵對敵作戰，旋退出老人倉，另派一○二八團適時由烏家趕至敵人後背，重新占領南徐家、蕭莊之線。