二次掌骨峰之戰打響不到半個月，近衛軍損兵折將已克、裝甲車、飛機、野戰炮等技術兵器損毀過半，俄軍隱隱感到中國軍隊並不像莫斯科所想的那麼好對付，於是破釜沉舟，決定動用珍藏的遠程重炮部隊。7月15，近衛軍的炮兵聯隊紛紛忙碌起來，重型履帶牽引車吭吭哧哧地將一門門炮管碩長的加農炮從洞庫中拖拽出來，近衛軍拿出了全部家底。
7，俄軍100門大口徑火炮一起開了火，整個掌骨峰戰場火光衝，整個炮擊時間長4時，如此大規模、長時間的炮擊，據記載為俄羅斯陸軍史上首次，近衛軍這次要砸鍋賣鐵拚老命了。不過新一代的俄羅斯炮兵從未受過超遠程射擊訓練，也從未經曆過飽和射擊，雖打得熱火朝，但前沿傳回消息效果並不好，精度尤為不夠。反觀中國軍隊一直都在積極練兵，在老兵的傳幫帶下，中國軍隊的水準是各個國家中保持的最好的。
戰至中午，炮群一口氣打出了近三十萬發炮彈，這種消耗在俄軍戰史上是驚人的，照這樣打下去要不了幾近衛軍就得破產。更令近衛軍惱火的是重炮相繼發生故障，多門重炮炮架折斷，炮身過熱、膛炸、炮管燒蝕等事故層出不窮。俄國的鋼鐵工業無法生產出足夠強度的鋼鐵，而且也沒有足夠數量的炮兵，重炮炮兵就更加稀少。
下午。隱蔽了半的地中國軍隊炮群開始反擊，大量炮彈發出令人恐懼的呼嘯聲，暴風驟雨般砸在了俄軍炮兵陣地上，陣地頓時成了一片火海。麵對中國軍隊排山倒海般的打擊，俄軍還擊的火力近乎於呻吟，步兵甚至請求旁邊的炮兵千萬不要還擊，以免招來更猛烈的打擊。俄軍記載：“中國軍隊的還擊遠遠超出預料，密度之大、持續時間之長是從未見過的，陣地被黑雲一般的煙塵覆蓋，能見度隻有兩三米。濃煙遮住了視線，到處是傷員、屍體和損毀的兵器，無一處完好地炮位。”中國炮兵的攻擊時間比俄國人要長，這明在鋼鐵製造方麵，俄國人已經遠遠落後於中國，一的炮戰之後。俄軍已毫無還手之力。驕橫的俄軍垂下了頭，炮兵決戰又輸了。
既然空、坦、炮方麵接連失敗。
俄軍隻好又回到步兵“隱蔽衝鋒”——即隱蔽在某個反斜麵上，這是日俄戰爭時的老套路。入夜後。數萬名俄羅斯步兵一起衝出了掩體，端著刺刀呐喊著發起了集團衝鋒。一時間俄軍歇斯底裏的叫喊聲響徹了整個掌骨峰夜空。令人毛骨悚然。月光下，幾萬把閃亮地刺刀明晃晃地折射出一股凶殘地殺氣，近衛軍的眼睛都紅了。
當俄軍衝到中國軍隊陣地前沿時。中國軍隊突然打開了車載探照燈，幾千發照明彈也先後升空，暴露在強光下地俄軍還沒明白過來怎麼一回事，就成片成片地被打倒了。在指揮官帶領下，俄軍繼續不顧死活地衝鋒。多年的軍國主義教育和受“武士道”精神地影響，使俄軍普遍有一種亡命徒似的作風，但亡命徒式地勇敢並不能改變其失敗的命運。據戰後統計，近衛軍連續幾次大規模夜襲作戰，共傷亡5000人；中國軍隊僅陣亡6，防線後縮—裏。觀戰的德國武官目睹了俄軍這些瘋狂地舉動後，瞠目結舌，給國內發回的報告中稱俄軍的戰術水平至多處在第一次世界大戰初期。
掌骨峰的戰事持續了多月，俄軍雖一再受挫，卻絲毫沒有退意，一切跡象表明，繼續防禦無法遏止俄軍的瘋狂意圖，連續的勝利使中國軍隊士氣高漲，該大反攻了。中國軍隊總參謀部決定總攻時間為8日，因為按照慣例，俄軍前沿部隊的軍官有半數要輪流到烏拉爾去休假。進攻的命令0日淩晨45傳達到一線連隊，對麵俄軍陣地一片沉寂，中國軍隊反攻做到了最大的突然性。
總攻第二，中國軍隊兩翼包抄的裝甲部隊順利會師，完成了對俄軍的分割包圍。同時，強大的炮火和密集的轟炸將俄軍所有前沿炮兵陣地、觀測所、通訊站完全摧毀。第0兵旅突襲敵後，成功地切斷了俄軍的補給線，俄軍已成甕中之鱉。