戰鬥並沒有因為剿滅日軍指揮部而停止，反而打的更加的激烈。
不過日軍因為喪失了指揮部的統一指揮，隻能陷入各自為戰的混亂狀態，得不到有效的統一作戰。
二十九軍的戰士們，東西兩路出擊。在次日清晨的時候，西路部隊由於有安大爭的幫助。不僅剿滅了駐紮在營房村的騎兵中隊，還直接殲滅了日軍旅團指揮部，自旅團長服部兵次郎以下所有人全部被擊斃。
連決死電報都沒有來得及發出。
而且，在趙登禹將軍剿滅日軍指揮部之後，就已經立刻聯係二十九軍軍部，告知軍長宋哲元，殲滅日軍指揮部一事，好讓全軍配合行動，盡量擴大戰果。
因此在趙登禹將軍回程時，在蔡家峪與正在攻打日軍駐紮在此的炮兵大隊的部隊會合。
殲滅日軍炮兵大隊後，兵合一處，又直接進攻白莊子之敵。雙方打到下午，除少數日軍逃走外，成功全殲剩餘日軍。
而東路軍同樣也取得了重大戰果，東路軍由劉汝明率領，從鐵門關東側出擊，直搗日軍駐紮在尖要山一帶的大本營。
戰鬥打的慘烈無比，由於得到趙登禹將軍剿滅日軍旅團指揮部的消息，宋哲元將軍立刻改變計劃。從夜襲戰改為總攻，派出106旅，108旅陸續參戰。
第53軍萬福麟部也率部加入戰鬥，國民黨軍隊猛增至2萬餘人。將日軍混成第14旅團剩餘的兩千多人團團圍住。
由於聯係不上旅團指揮部，日軍第25聯隊大隊長川島平一郎臨時接管指揮權，並迅速向關東軍駐沈陽司令部大將武田信義緊急求援。
武田信義立刻命令沈陽機場的轟炸機在允許起飛的情況下起飛支援戰場。並且緊急命令第6師團抽調兩個大隊，一個炮兵中隊，一個裝甲車小隊，共計2800餘人從赤峰方向出發。第8師團抽調兩個大隊共計2300餘人從承德平泉方向出發火速增援喜峰口。並電令川島平一郎不惜一切代價突圍。
而國軍方向，張學良，何應欽等將領立刻命令湯玉麟部第5軍團，第6軍團共計10人分別牽製日軍第6，第8師團部隊。並抽調第7軍團兩個師，並一個騎兵團3萬餘人攔截日軍赤峰增援之敵。第8軍團抽調兩個師2萬8千餘人攔截日軍承德增援之敵。全力配合二十九軍務必全殲日軍喜峰口之敵。
一時間整個熱河省打的空前激烈。
消息很快傳到南京國民政府，老蔣得到消息後，振奮無比。直接電報嘉獎二十九軍，並要求位於北平的宋子文前往喜峰口督戰並嘉獎全軍。
戰鬥一直持續到第三日的中午，雖然二十九軍將士們奮勇殺敵，然而日軍憑借有利地形，抵死防守。
加之湯玉麟部消極作戰，負責阻擊之部隊以十倍兵力居然沒有攔住區區兩千多人的日軍增援部隊。殲滅日軍混成第14旅團未竟全功。
加上二十九軍連續作戰三天兩夜，疲憊不堪。最終撤回長城沿線，震驚全國的“喜峰口大捷”自此告一段落。