第5軍的4個師一口氣全部渡過鴨綠江去，在西岸隻留下兩個後備團守衛炮兵和陣地。而渡江之後，人民軍隻留下一個團守衛江邊的灘頭陣地，其餘軍隊全部分散成以團為單位，橫向展開，全麵進攻日韓軍隊的陣地。而先期進攻的4個團則收到了新的任務，讓他們立刻穿插越過日韓軍隊的陣地，插到日韓軍隊陣地的後方布置陣地，阻截日韓軍隊撤退的道路，形成對日韓軍隊的合圍。
雖然第5軍在反攻的初期打得有些保守，耽誤了幾個小時的時間。但在確定日韓軍隊真的沒有彈藥之後，選擇了最正確的戰術，因為沒有彈藥的日韓軍隊當然是不可能抵擋得住人民軍的進攻，盡管撤退不及，但在人民軍的進攻下，肯定會全線潰敗，而就算人民軍會追上截住一部份敗軍，但肯定會有大量敗軍逃脫，而人民軍派一部份軍隊直接穿插到日韓軍隊陣地的後方，堵住日韓軍隊撤逃的道路，可以將勝利最大化。
果然人民軍的進攻十分順利，幾乎就是勢如破竹一樣，日韓軍隊根本無法抵抗，要麼投降，要麼撤逃，當然選擇投降的基本都是韓軍士兵，因為韓軍士兵大多都是被日軍強征來參軍的，本來就不想給日軍賣命，而且在這次戰鬥中，韓軍基本就是給日軍當炮灰，既使是在日軍參戰以後，也是讓韓軍先打頭一陣，消耗人民軍的彈藥與士氣，韓軍在日軍的壓迫之下，不敢反抗，結果造成了韓軍的重大傷亡，開戰前韓軍總計編製了7個師，約10餘萬人，陣亡人數達3萬餘人，受傷也有2萬多，減員竟超過了半數。
而且日軍的5個精銳師團在撤退時，將韓軍的彈藥全部收走，並給韓軍下令死命令，守衛陣地，不許撤退，自然更是人人心灰意冷，無心再戰。不過韓軍雖然迫於日軍的餘威，還真不敢從陣地撤退，但在人民軍攻上來時，卻無人抵抗，舉手投降，而且這時陣地裏日軍也是心緒己亂，因此也管不住韓軍了，隻能聽之任之，在少數陣地上，日軍強逼韓軍衝出陣地去抵抗人民軍的進攻，結果韓軍終於忍無可忍，奮起反抗和日軍打起來。
不過日軍雖然也無心戀戰了，但卻沒有向人民軍投降，而是撤出陣地，向後逃跑。當然也有少數日軍因此慢了一步，被人民軍纏住，無法脫身，大多數日軍士兵在這時候都是作困獸猶鬥，拿起上好刺刀的步槍和人民軍拚命，當然結果是被人民軍殲滅，隻有少量日本士兵在走投無路的情況下，才選擇投降。
但從陣地逃走的日軍也沒有逃脫，因此最多隻逃出5、6公裏，就遭到了人民軍的阻擊，有不少日軍還不死心，向人民軍的阻擊發動衝鋒，可惜在沒有火力支援的情況下，這種衝鋒其實和送死沒有什麼區別，結果在試了幾次，日軍的衝鋒都沒有能夠靠近人民軍的陣地，就幾乎死傷殆盡了。
見衝鋒不果，日軍再想另尋其他道路逃走時，後麵的人民軍也追擊趕到，在這樣前有堵截，後有追擊，走投無路的情況下，大部份的日軍士兵還是選擇了投降，隻有少數日兵堅持致死不降，結果當然是被人民軍消滅殆盡。
這場反攻戰其實隻打了半天就結束了，不過清理戰場，搜捕殘餘日韓軍隊的工作卻一直持續了3天時間，最終人民軍共計殲滅日韓軍隊12573人，而俘虜竟然多達近20餘萬人，其中韓軍俘虜66136人，後勤人員51673人，日軍俘虜82378人，後勤人員23157人，不過在俘虜當中，有約5萬餘是受傷人員，都是在日韓軍隊的戰地醫院被俘虜的；另外還繳獲了步槍121537支，火炮215門，不過繳獲的子彈總計還不到1萬發，炮彈更是隻有15發，這也可以想像，日韓軍隊的彈藥確實己盡枯竭。
不過日韓軍隊雖然沒有彈藥，但其他物資到是很充足，因為日軍為了這次進攻，準備了幾個月的時間，除了彈藥之外，其他物資都相當充份，而撤退時根本來不及運走物資，現在日軍陣地裏僅糧食就超過了1萬噸，其他的食鹽、藥物、酒類達數千噸，還有大量的布匹、木料等等，另外還有1000餘豬羊，3000餘匹驢馬。
而在這場戰爭中，人民軍僅僅陣亡了112人，叧有247人受傷，以如此低的傷亡代價，取得這樣巨大的戰果，這場第二次鴨綠江戰役，可以算是戰果輝煌，而且從戰略上說，人民軍不僅徹底粉碎了日軍反攻遼東的戰略圖謀，並重創了日軍僅存的最後一支軍事力量，從此以後，日軍己經沒有再向人民軍主動進攻的能力了。