部隊進入忻口正麵陣地後，鄭廷珍曾多次對部下說：“過去自己人打自己人，死了不值得，現在和日本人打，我們拚光拚淨也甘願。如不能守住陣地，希望弟兄們一個也別回來……”
鄭廷珍實現了自己的諾言。
這實在是一場極其混亂的反擊。1300高地僅僅是一個凸出的山包，投入反擊的兵力計有獨立第5、第4、第2旅等部，這些部隊雖已殘缺不全，仍有數千人之眾，這麼多的部隊投入狹窄的陣地上，而且各部又沒有明確分工，沒有規定聯絡信號和標誌，加之在伸手不見五指的黑夜作戰，其混亂程度可想而知，自己人打自己人的情況難以複述，日軍則躲在工事內以密集的火力瘋狂掃射，衝鋒的官兵一不小心就要滑倒、絆倒——遍地都是濃稠的鮮血和陣亡者的屍體……
後來擔任第9軍參謀長的符昭騫老人對來訪者說：“事後據僥幸生還的人回來說：‘當時手榴彈、步機槍聲，密如過年時放爆竹。我們衝到山頂時，有人講日本話，也有人講中國話。打到天明，大家就散了。’”
15日深夜，零點剛過，郝夢齡叫通陳長捷的電話：“介山兄，各部反擊已開始，我到前沿指揮，但戰鬥期間你我聯係困難，有事可通過我的司令部聯係。”
陳長捷說：“錫九兄，你是總指揮，不宜親到前沿，應在總指揮部主持全局。”
郝夢齡執意不肯。陳長捷無奈地說：“那好，我也去前沿。”
兩位總指揮都離開指揮所，而且又難以在前沿確定的地方見麵，所以根本無法實施統一指揮，反擊的失敗早已在所難免。
郝夢齡吩咐參謀長王冠留在第9號窯洞協同與各部聯絡。身邊所有的人都挽留他不要離開指揮所。他說：“我到前線督戰是自己的任務，是自己的本分，不必阻攔！”
言畢，郝夢齡偕同第54師師長劉家琪、參謀處長李文沼和兩個參謀走出第9號窯洞，軍特務連兩個班跟隨。他們沿著後溝的小路上山，天蒙蒙亮時來到第322團第1營指揮所——一個高地下的土洞工事裏。郝夢齡站在土洞門口，他發現獨5旅陣地方向沒有動靜，此時他還不知道，幾乎所有參與反擊的部隊都退出了1300高地。參謀處長李文沼說：“請軍長先進洞休息。”此時不斷有炮彈在近處炸響，子彈嗖嗖飛過，李文沼怕軍長遇到不測。
郝夢齡瞪他一眼：“我們是來休息的嗎？”
李文沼靈機一動：“參謀長有電話，請軍長進洞接。”邊說邊上前拉他。郝夢齡一動不動：“你去接！”
然後，郝夢齡問站在身邊的第322團1營營長翟洪章：“走捷徑，去獨5旅陣地怎麼走？”
這時，郝夢齡並不知道，他所關注的獨5旅已在混亂的反擊中敗下陣來，他平素十分敬重的獨5旅旅長鄭廷珍也已血灑疆場——後世的某些史料談及此處時，說鄭廷珍和郝夢齡、劉家琪一同犧牲，而事實並非如此，據眾多的親曆者回憶，鄭並未與郝、劉犧牲於同一地點，他們僅僅是犧牲於差不多同一個時間而已。
見翟洪章支支吾吾不想回答，郝夢齡又加重語氣問了一遍。
翟洪章說：“由腳下到獨5旅，必須經過一段被敵人火力封鎖的小路，長有20餘米，昨天我營有4名傳令兵均因通過那裏犧牲了。夜間偷過危險小些，白天不能過。現在天已破曉，最好還是不去。您如果要去，請繞遠路。”
郝夢齡說：“時間已經晚了，再要繞遠路，啥時候才能到達！”翟洪章說：“您寫個命令，派人送去，不是一樣嗎？”
郝夢齡冰：“還是我親自去，效果大一些。瓦罐不離井口破，大將難免陣前亡！我們走！”
話未說完，郝夢齡一揮手走在前麵，劉家琪等人緊隨其後。參謀處長李文沼趕緊跑上前拉著軍長的手小聲說：“進洞聽電話。”郝夢齡吼道：“咱們都不得怕炮彈！”——這是郝夢齡留下的最後一句話。約2分鍾之後，在通過一段隘路時，郝夢齡腰部連中兩彈轟然倒地。劉家琪喉、胸部三處中彈，他倒地後又猛地坐起來，他是想去救郝夢齡的……
南京。黃埔路官邸。蔣介石在收聽中央廣播電台的廣播：
中央社太原17日電：晉北戰事開始以來，其戰況之激烈，犧牲之重大，莫過於15、16兩日忻口南懷化之一役，因這一線之進退，足以影響晉北戰局整個前途，故雙方均以主力死拚。經兩日之酣戰，敵傷亡約在4000人以上，我軍亦有重大損失。尤甚惋惜者，即郝軍長夢齡、劉師長家麒、鄭旅長廷珍，均因身先士卒，奮勇指揮，先後陣亡。民國以來，軍長因督戰而在沙場殉職者，實以郝軍長為第一人。國人由此可推想彼時戰鬥之劇烈，犧牲之悲壯，實足驚天地而泣鬼神。郝軍長等死後，該軍士氣更為振奮，日軍聞之亦甚喪膽。此役戰績決可在將來中日戰史增最光榮之一頁。現郝軍長忠骸已運至太原，今晨在東門外革命軍人公墓舉行棺殮。閻司令長官對郝軍長、劉師長忠勇殉職，極為哀悼。於靈柩到太原時，派34軍副軍長傅存懷代表前往致祭，各軍政長官代表亦紛往致祭……
8天之後，漢口《大公報》發表了蔣介石的祭文：
矯矯郝君，一軍獨領，身先士卒，縱橫馳騁，劉君繼綜，如影隨形，我師生力，萬鈞雷霆，方其赴敵，寧惜一死，挺身殺賊，誓雪國恥。槍林彈雨，與寇偕亡，士氣大振，無忝炎黃。
10月24日，郝夢齡的靈柩運至武漢，在漢口火車站，各界人士4000餘人素車白馬恭迎忠骸。在迎靈的人群裏，有他頓顯蒼老的妻子劇紉秋和5個泣不成聲的孩子。14年後，他的小女兒郝慧蘭同父親一樣走上了戰場，慧蘭到了抗美援朝前線，成了一名英姿颯爽的中國人民誌願軍戰士。
11月15日，在武昌又舉行了萬人參加的軍長郝夢齡、師長劉家琪追悼大會，然後進行了國葬，全市下半旗致哀。漢口日租界的北小路改名為郝夢齡路。12月6日，即中華民國首都南京陷落的前7天，國民政府發表褒揚令：
陸軍第9軍軍長郝夢齡、第54師師長劉家琪、第5旅旅長鄭廷珍，矢忠革命，夙著勳勤。此次奉命抗戰，於南懷化之役，率部鏖戰，曆五晝夜，猶複身先士卒，奮厲無前，竟以身殉。眷懷壯烈，軫悼彌深，應予特令褒揚。郝夢齡追贈陸軍上將，劉、鄭各追贈陸軍中將，並交行政院轉行從優撫恤，生平事跡存備宣付史館，用彰勳藎，而垂永久。
1938年3月12日，中共中央主席毛澤東在延安舉行的紀念孫中山逝世13周年及追悼抗敵陣亡將士大會上致演說詞。詞中寫道：
八個月來，陸空兩麵都做了英勇的奮戰；全國實現了偉大的團結；幾百萬軍隊與無數人民都加入了火線，其中幾十萬人就在執行他們的神聖任務中光榮地、壯烈地犧牲了。這些人中間，許多是國民黨人，許多是共產黨人，許多是其他黨派和無黨無派的人。我們真誠地悼念這些死者，表示永遠紀念他們。從郝夢齡、佟麟閣、趙登禹、饒國華、劉家琪、薑玉貞……諸將領到每一個戰士，無不給了全中國人以崇高偉大的模範。中華民族絕不是一群綿羊，而是富於民族自尊心與人類正義心的偉大民族，為了民族自尊與人類正義，為了中國人一定要生存在自己的土地上，決不讓日本法西斯不付重大代價達到其無法無天的目的。我們的方法就是戰爭與犧牲，拿戰爭對抗戰爭，拿革命的正義戰對抗野蠻的侵略戰；這種精神，我們民族的數千年曆史已經證明，現在再來一次偉大的證明。郝夢齡將軍等數十人就是為這個而犧牲了……郝夢齡將軍等的熱血是不會白流的，日本強盜之被趕出中國誰能說不是必然的？