3月23日，日军集结了三十多架运输机对战场上的根本博所部进行了空投给养，同时抵达南宫外围的日军与八路军展开激战。
八路军攻占南宫之后得到了大量的武器装备，再加上这次刘师长一下子集结了五万余人，所以战斗从一开始就极为惨烈。一方是为了荣誉而战，一方则是为了生存而战，战斗一开始双方就各自把自己的最强攻击手段亮了出来。
3月24日，在386旅的接应下，津浦支队残部以及两万多老百姓终于冲破日军的包围圈。但是根本博所部却没有后退，万余日伪军在根本博的指挥下向着南宫合围而来，加上从石门方向赶来的第32师团以及从德州方向赶来的第35师团，日军在南宫外围形成了一个巨大的包围圈。
意识到这是一个消灭八路军主力最好的机会，永野修身大将急忙又从山东其他地方掉调集了一个混成旅团和一个炮兵旅团加入战斗。随着双方越打越勇，南宫周围的部队也越集结越多。
截止3月25日，南宫附近战场上最少集结了8万人，其八路军5万多大军据城而守，3万多日军在飞机大炮的掩护下一次次发动进攻，双方都杀红了眼，所有手段都用上了。
这一次永野修身大将是彻底看走眼了，他原以为只动用一个混成旅团就足以将盘踞在南宫附近的八路军津浦支队剿灭，但是现在动用的兵力已经达到了2个师团2个混成旅团外加一个炮兵旅团依然没能拿下这支部队，更不要说还有2个伪军旅在一旁协助了。
日军日子不好过，八路军的日子同样不轻松。尽管他们占据了兵力上的优势，但是在火力上他们却远远落后于日军，尤其是在火炮方面，当日军的那个炮兵旅团加入战场之后，前线的八路军压力陡增。
坚持到3月27日，将大部分老百姓转移之后，刘师长命令部队向西突围。经过一番苦战，八路军终于跳出了日军的包围圈，顺利转移到了冀中腹地。而日军也没有追击，这场有点乌龙的战役就此结束。
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