在同時，誌願軍還對對方其他陣地進行了猛烈地炮擊，讓美軍摸不清誌願軍的主攻方向。
美軍方麵遭到誌願軍猛烈而廣泛的炮火襲擊，前線陣地紛紛告急。
美軍陸戰五團二營D連的人員報告，在其守衛的高地上，在最初的20分鍾內，中國人的60毫米和82毫米迫擊炮彈以每秒一發的速度落了下來，在後麵的時間裏，則每40秒落下一發，直到晚上21點。
陸戰五團防區內的兩個陣地，也都遭到誌願軍迫擊炮和輕武器的射擊。
在第一陸戰團的地段裏，誌願軍的火力還提前了幾分鍾，而且有班排級的誌願軍進行有限攻擊。
18時10分，誌願軍以19門榴彈炮和4門重迫擊炮，以排山倒海之勢，對馬踏裏西山和梅峴裏東山側後的0233和056高地進行延伸射擊，共發射炮彈1550發。
這是一二〇師入朝參戰以來最為猛烈和最為集中的一次炮火急襲,誌願軍前線步兵是一片歡呼。
參加增援梅峴裏東山高地的美軍軍士傑納森後來回憶說：
通往梅峴裏東山高地的小路被中國人完美無缺地炸平了，足見誌願軍炮火的猛烈。
18時19分，誌願軍前沿一連和八連的突擊隊一躍而起，分別對梅峴裏東山和馬踏裏西山發起了攻擊。
美軍戰史則把誌願軍發起攻擊的時間標定在了18時10分，其記載稱誌願軍四十六軍一二〇師三五八團的3500人從陣地蜂擁而下，彙集到陸戰五團的防區，發起了團級攻擊。
很顯然，美軍的戰史對誌願軍突擊部隊的數量的估計是嚴重離譜，誇大了整整幾十倍。這一方麵是因為美軍方麵在夜晚很難數清誌願軍攻擊部隊的真實數量，另一方麵也反應了誌願軍進攻的雷霆萬鈞之勢。
眼見誌願軍開始了主方向的攻擊，美軍的炮兵做出了迅速的反應，3個輕炮兵營覆蓋了誌願軍的集結和攻擊路線，用空爆彈幕保護著前哨陣地。用中型炮兵營支援防務炮火，對誌願軍的炮兵陣地進行壓製，而8英寸重炮則對誌願軍的壓製炮火進行反壓製。
與此對應的是，誌願軍戰史記載，18時22分，美軍縱深炮火向誌願軍發射大量空爆榴彈，並對誌願軍步兵進行攔阻射擊，成排的空爆榴彈把梅峴裏東山和馬踏裏西山打成了兩個火球。
誌願軍八連突擊隊在八連連長高慶詳帶領下，兵分三路，僅用10分鍾時間，就占領了馬踏裏西山的表麵陣地，並無一傷亡。
八班戰鬥組長蔣運洪和盧長友配合，炸毀了對方兩個地堡。
而守衛馬踏裏西山高地的美軍士兵，在大約18時40分左右，向後方報告陣地失守，他們已經躲入坑道，並要求空爆彈幕增援。
隨後，“織女星”高地和後方的通信完全中斷。
誌願軍八連在攻克馬踏裏西山表麵陣地後繼續向敵縱深發展，但是遭到對方縱深炮火的猛烈轟擊，連長高慶詳犧牲。
三排長馬慶和接替了指揮，帶領剩餘人員繼續擴大戰果。
七班戰士於運德用15斤重的炸藥包炸掉一個大母堡；炮五班戰士薑平浩幹脆把對方的機槍從射孔裏拔了出來，俘虜了地堡裏的美軍士兵。
在另一個方向上，誌願軍一連突擊隊僅用了五六分鍾時間，就攻上梅峴裏的東山陣地。
四班衝到半山腰時遭到美軍機槍火力的阻攔，四班長和另外5名戰士負傷，4班爆破手趙樹才先用炸藥包炸毀一個地堡，然後又用爆破筒摧毀另一地堡，最後還用手榴彈引燃了一個地堡裏的汽油，摧毀了這個火力點，保證了一連突擊隊占領梅峴裏東山的表麵陣地。
大約18時35分左右，梅峴裏東山高地上的美軍通知後方，他們丟失了表麵陣地，誌願軍已經攻入戰壕，現在陸戰隊員們被迫躲入中心坑道，並呼喚友軍的空爆彈幕。
然而，梅峴裏東山上的空爆彈幕給誌願軍一連帶來了很大麻煩，一連二排遭受了較大的傷亡，而且突擊隊和後方失去了無線電聯係。
這使李冠智團長心急如焚，他用預備隊連續組織了三次班級的增援，其中三連四班在一營教導員顧紅顏的率領下，避開敵人正麵火力，由高地西側向主峰側後迂回得手，與一連的官兵們形成對敵向心攻擊。
戰至19時，誌願軍已經完全占領了梅峴裏東山和馬踏裏西山的表麵陣地。
美軍方麵把陣地的失守歸咎於所謂誌願軍20比1的絕對兵力優勢。很顯然，美軍方麵又再次嚴重高估了誌願軍突擊部隊的人數，因為誌願軍主攻方向的部隊不超過兩個連隊，兵力優勢不過是2比1到4比1而已。
對於誌願軍來說，占領了兩座山頭的表麵陣地，隻是獲得初步的勝利，他們腳下的坑道裏麵還有數10名美軍在殊死堅守。
誌願軍如果不能迅速剿滅坑道中的美軍，在表麵陣地上停留時間過長，勢必遭到美軍優勢炮火的殺傷，而且增援的美軍也會迅速趕到，和坑道內的美軍來個裏應外合。
所以，對坑道的攻擊，就是和時間賽跑，每多耽擱一秒鍾都可能導致誌願軍更多的傷亡。
誌願軍在梅峴裏東山上的情況並不樂觀，在占領表麵陣地後，一連二排已經遭受了很大的傷亡，二排排長金玉貴頭部負重傷，被搶救出戰場。
負責戰場搶救工作的一連炮排排長李仁智主動擔負了指揮工作，他和連搶救員王中員各帶了5顆手榴彈，把守住美軍坑道入口，然後向坑道內開始攻擊。
他們先往坑道裏投入一顆手榴彈，乘煙霧衝入坑道，然後沿著坑道右壁交替用手榴彈和衝鋒槍開路前進。
在突入坑道30米後，坑道出現分岔，他們兩個人無法分別單獨前進，而且坑道內手榴彈造成的硝煙太濃，所以被迫撤出坑道。
在坑道口，一名負傷的美軍陸戰隊員向李仁智投擲手榴彈，將他炸傷。
這時，誌願軍方麵隻剩下王中林一人還可以繼續戰鬥，而坑道內尚有數10名美軍士兵！
在這千鈞一發的時候，由顧紅顏教導員帶領的從側翼迂回上來的三連四班到達了坑道口，投入了攻擊坑道的作戰。
但是三連四班在運動過程中，也遭受了較大的傷亡，顧紅顏身負重傷，還有戰鬥力的人員也隻剩戰鬥組長王照興和其他3名戰士了。
負傷的李仁智排長用這5名戰士又組織了一次攻擊。他們組成了一個3個人的戰鬥小組，一個人用衝鋒槍連續射擊，一個人用手電筒照明，一個人進至拐彎處先投入手榴彈，然後迅速占領拐彎處。
經過15分鍾激戰，坑道內的56名美軍官兵被全部殲滅，6名裝死的陸戰隊員也被俘虜了。
整個坑道攻擊過程僅耗時30分鍾。戰至20時30分，梅峴裏東山全部落入誌願軍手中。
美軍在馬踏裏西山的失敗，使得剛剛在“老禿山”受挫的美國第八軍軍長泰勒心慌意亂，他急急忙忙在27日乘直升飛機到前線視察。
據美國第八軍宣布說：
他所乘的直升飛機曾在視察中“失事”，“與泰勒同行的兩個軍官受輕傷”，他本人僥幸“沒有受傷”。
狼狽不堪的泰勒，不顧一切，命令美軍進行瘋狂地反撲。他把坦克、俯衝轟炸機、大炮、迫擊炮全都用上了。可是，銳不可擋的誌願軍一再給對方以殲滅性的打擊。
誌願軍的強大炮兵緊密地配合著英勇的步兵作戰，把對方打得落花流水。
一個在我軍反擊馬踏裏西山時就參加戰鬥的美軍中尉哈洛德·約翰遜後來談到誌願軍火力猛烈的情形說：
他們發射這樣多的炮火，以致人們都不能在地麵上呆著。從那時以來差不多一直是這樣。
在誌願軍的打擊下，美軍的反撲一再失敗。
合眾社、美聯社描寫美軍反撲一次次受挫的情形說：
海軍陸戰隊在27日中午的反攻中，冒著中國軍隊的猛烈炮火，刻苦前進，企圖奪回通向漢城的曆史性的要道上兩個失去的前哨據點。但是他們沒有成功。
共軍的猛烈炮轟把海軍陸戰隊進攻的兩個營中的一個營轟得粉碎，並且阻止了待遣部隊，使他們不能到達織女星山的山頭。
合眾社、美聯社還報道說：
28日上午，海軍陸戰隊第七團的部隊沿著織女星山的南麵山坡進行了4次進攻，都沒有攻動中國軍隊的陣地。中國軍隊發出了機槍和迫擊炮的猛烈火力，一筐子一筐子的手榴彈扔下來。襲擊進攻的陸戰隊。