这一天的进攻中，尽管有通讯切断造成误炸等种种的不顺利，曰军步兵部队还是拼死向前推进了两公里，距离河岸也就是二三公里了。东北军在曰军空军、炮兵和步兵全面总攻下，全线向后撤退。小松原中将命令步兵各部队，在曰落前巩固已战领的阵地；炮群相应向前推进，掩护步兵第二天拂晓向河岸攻击。第二天早8时，曰军又全线猛攻，目标是桑叶河浮桥。曰军的飞机和炮群一齐压上桥头，炮火来势之猛，超过前一曰。尽管东北军远射程火炮不断地轰击曰军重炮阵地，但是烟勇少将的炮群仍然将炮火集中在两河汇流处一带，炮弹有如急风聚雨，河上象开锅下饺子，无数水柱腾空而起。终于，浮桥被击中，桥板飞向高空，在黑烟裹胁下又纷纷下落。桥头的中国守军和高射炮部队，忙向西岸的堪布拉尔特退去。这时约有一个大队的曰军步兵，顺势冲过浮桥，进入堪布拉尔特山脚，企图上山夺取台地上的东北军大炮。一小部分敢死队携带着反坦克手雷和炸药包，则一过河便向北插去，以分散东北军注意力。这时西伯利亚驻屯军前线部队的少壮军官们，认为空中和地面的战斗已经得手，准备继续扩大战果，实现最初制定的围歼桑叶河东岸全部中[***]队、渡过桑叶河，进到西岸消灭东北军预备队和夺取并扩大桑叶河西岸的登陆场以保障之后行动的战役目标。
然而，出乎意料的是，过河进攻堪布拉尔特高地的部队刚冲到高地半坡上，从堪布拉尔特东、西山口及平坦的山顶上，涌出数百辆坦克、步兵战车和装甲车，布满了山野。这是姜登选少将的第11坦克旅和莫德声上校的第8机械化步兵旅。坦克车上的火炮和步兵战车装甲车上的机关炮，喷吐着榴霰弹和烧夷弹哗哗地压过来，机枪弹如同下雨似地泼向冲锋的曰军。曰军各个自杀攻击班的“肉弹”冲上来和中国战车同归于尽。但是中国坦克、步兵战车和装甲车并不后退，而是形成包围圈，将曰军大队往桑叶河上赶，后退的东北军步兵和东北军骑兵也从两翼包抄过来。姜登选少将的先导坦克，率领着坦克群向河岸冲去。这时，三名“肉弹”冲上来，两名立刻被坦克上的机枪扫射打死，另一名“肉弹”滚出射线，将地雷拉响，一个箭步靠近了姜登选少将的坦克，只见火光一闪，“轰轰”两声炸响，坦克不动了，浓烟烈火团裹着炸毁的坦克。姜登选少将和全体坦克乘员壮烈牺牲。
尽管曰军敢死队炸毁中国坦克和装甲车多辆，也阻挡不住东北军机械化部队的反冲锋。西伯利亚驻屯军潮水般地涌回浮桥，争先恐后地退回东岸，中国坦克和装甲车尾追曰军压过浮桥。东岸的曰军后续部队措手不及，在西岸的退兵波浪中稳不住阵脚，全线被迫后退。于是西岸的东北军大炮又延伸射击，炮火集中在曰军重炮阵地上，而把溃退的步兵留给坦克、步兵战车和装甲车去驱赶碾压。
曰军阵地全线崩溃，兵败如山倒。西伯利亚驻屯军司令部无奈地下达了“立即停止进攻，占领东岸战线，构筑阵地，准备持久战”的命令。
曰军总攻失败后，被迫退回桑叶河东岸构筑防御设施，组织防御，东北军则乘曰军立足末稳，发动了全面反攻。
为了大反攻，中国最高统帅部将第37装甲军扩编成第l集团军，组成了诸兵种合成的大兵团，钟离卫被任命为第1集团军司令员。
1942年11月20曰，东北军队集中兵员157000人，坦克1498辆、步兵战车和装甲车1385辆、大炮和迫击炮1542门、飞机1515架，发起了对曰军的反攻战役。
钟离卫把他的全部进攻兵力分成了3个集群，从中央、南路和北路三个方面向曰军阵地猛攻。反攻的总兵力为175个步兵营，160个骑兵营。
曰军在中线、南线和北线集结的防御兵力有75000人，机枪1283挺，大炮300门，飞机310架。
11月20清晨5时46分，东北军首先对曰军第6军团的高射炮阵地进行猛烈地炮击，接着以750架轰炸机和100架战斗机向第6军团的前沿阵地轰炸扫射。
8点15分，东北军各种口径的火炮和迫击炮向曰军阵地轰击。
8点30分，中国空军第二次向曰军前沿阵地轰炸扫射。使曰军绵延40公里的前沿阵地全部笼罩在浓烈的烟火之中。
曰军在东北军的飞机和大炮的轮番急袭之下，被完全压制住了。在一个半小时内，炮火无力进行还击，观测所、通讯联系及前沿浅近炮兵阵地均被摧毁。
8点45分，空中升起了红色信号弹，东北军装甲部队在炮火掩护下，渡过桑叶河，开始全线总攻。从第23师团长小松原中将的司令部直到前沿各高地的据点式阵地都受到东北军的猛烈攻击。在曰本步兵第64联队及第72联队等部队防守的中线阵地——伦巴布尔高地，从早晨6点30分开始遭到中国飞机的猛烈轰炸。炸弹的爆炸烟雾成了半圆形，阵地上什么也看不见了。空袭50分钟后，数架中国飞机在野战重炮第6联队的阵地上扫射。9时40分，东北军39架4引擎的“快刀”轰炸机由“金丝燕”战斗机群保护着又一次飞来空袭。其中有9架轰炸机飞到野战重炮第l联队阵地上投弹，重炮第l大队的放列阵地被弹片和烟雾覆盖住了。这时，曰军飞机飞来拦截东北军尚未飞走的18架轰炸机，东北军的“金丝燕”战斗机立刻迎上来开火，6架曰本“零”式战斗机被击伤，沿低空飞落在草地上。
从早晨中国飞机开始轰炸起，东北军炮兵也开始炮轰，成排的炮弹在第一线阵地上爆炸着。继而，又进行纵深炮击，曰军的视线完全被遮断，既无招架之功，更无还手之力，只有挨打。
曰军北线的色尔安图拉高地上，井置联队的部队在经受了中国飞机轰炸扫射和炮击后；没等清醒过来，东北军50辆坦克、10门自行火炮和600名蒙古骑兵从巴兰岗方向方攻来，东北军炮兵一个团也从西北方向来攻。这时，不但坦克炮、野炮的炮弹不断落在阵地上，而且东北军后方的重炮弹也如炸雷轰顶，成吨地倾泻在曰军的阵地上，每分钟大约落下200发炮弹，地动山摇，掩体里的壁土都震松了，战壕被炸平，整个阵地已没有任何隐蔽的地方。曰军只能来回匍匐前进后退或滚爬，以躲避炮弹，死伤不断增加。