约翰逊上校预感到大事不妙，冲到云山城的第8骑兵团后路断了!他马上下令第1营出击，打开通往8团的道路。不久他又亲自率领2营出发。
一场惊心动魄的血战爆发了。
坦克炮弹、重炮炮弹将王扶之团的阵地打成一片焦土，几十架美军战斗机随后又飞过来投下炸弹，还洒下倾盆大雨一般的汽油，342团阵地立成一片火海。在约翰逊的强令下，一波又一波美国步兵在重型坦克配合下向343团阵地冲去。英勇无畏的将士从火海中冲出来打得美国兵落花流水，瞬间就俘虏了40多名美国兵。
从黄昏时分打到夜幕降临，343团越战越勇，骑5团仍不能越雷池一步。美军飞机在夜色中不敢投弹，美国兵的气焰大减，王扶之果断命令第1营出击，约翰逊上校猝不及防，慌忙下令撤退。第1营不仅大获全胜，而且创造了以一个连歼灭美军一个连的模范战例。至此，王扶之打得救援云山城的骑5团溃不成军，成功地截断了骑8团的退路。
晕了头的帕尔默在得知后路被抄时，居然只命令第3营回头守住要地居仁桥保护后方，仍异想天开地要求其它部队继续进行冲向鸭绿江的准备。而被揍得惊魂未定的南朝鲜人率先向南溜了，把帕尔默气得够呛，他被迫命令骑8团提前接防，云山城里顿时人声鼎沸，车辆如梭，一片混乱。这幅景象让城外的志愿军发生了错觉：“敌人要跑了?”吴信泉立刻命令提前向云山发起总攻。
39军炮兵和配属的两个炮团将有限的炮弹准确地倾泻在云山美国人的阵地上，4时整，8个步兵团以迅雷不及掩耳之势向美军发起了总攻!
震耳欲聋的枪炮声和漫山遍野的军号声把美国人吓蒙了。营长米利金中校是参加过二战的老兵，此时也不知所措，半天才下令重机枪开火。浑身发抖的机枪手请示射击目标，米利金大叫：“往哪打?哪里有喇叭声，就往哪打!”
仅仅几个小时，39军如风卷残云，将云山外围阵地的美军、南朝鲜军打得七零八落，美军战史记载：“午夜刚过，南朝鲜12团就不再是一支战斗建制部队了，大部分战死或做了俘虏，侥幸逃脱者极少。”不久，美国人也丢了城外所有阵地，开始向云山城内狼狈逃窜。
直到这时，39军才发现打的是美国人，而且是美军王牌骑1师。吴信泉兴奋极了：“怪不得火力这么强，原来是美国人的王牌军，继续进攻，老子打的就是王牌!”
彭德怀的命令到了：“坚决消灭美军王牌师!”
22时，云山城外所有高地都装进了39军的口袋，现在就剩云山城了。足智多谋的116师师长汪洋派预备队246团团长吴宝光担任主攻，吴宝光又亲自挑了一个尖刀连第4连：“一句话，谁都不许恋战，直接冲进云山城来个中心开花，为主力打开通路!”
