冀东独立旅一路打过来，收复的都是小县城，里面的日伪军守军都不多。打得并不解气。
高旅长向五旅长强烈建议衡水战役由他们冀东独立旅担任主攻。
五旅长同意由冀东独立旅担任主攻，但要分兵防守保定方向日军的援军。
他们五旅负责阻击石家庄日军援军和阻击冀州附近的日军36师团一部主力。
经过对衡水日伪军兵力部署的分析，五旅长决定利用他们的兵力优势，对衡水市的四个城门同时发起进攻。
其中西，南，北门是佯攻，东门是主攻。时间定在明天早上上午八点钟。要求速战速决，在日军援兵到来之前解决战斗。
接到作战任务，高旅长留下一团呈作战态势驻守衡水市北面，准备阻挡保定方向的日军援军。
二团埋伏在衡水东面，准备主攻。三团三个营负责衡水的西面，南面和北面的佯攻。
晚上，冀东独立旅和五旅各支部队陆续向五旅长报告：部队已经到达指定地点，隐秘待命。
次日早上八点，衡水市的南门，西门，北门城墙同时遭到冀东独立旅的炮击。
城内日军遭到多路中国军队突袭，一边慌忙将部队都派去抵抗，一边求援。
正在扫荡八路军太行军区的日军第36师团主力不得不调头增援。
多田骏司令官从各种迹象判断此次出击日军36师团的是魔鬼部队。只得命令石家庄，保定的守军出动。以期消灭魔鬼部队一部，为即将开始的唐山根据地大扫荡打下基础。
八路军太行军区的指战员早已经接到彭总的指示，附近的部队都主动出击，牵制日军的进攻。
日军36师团222联队第1大队和223联队第9大队随即放弃搜剿八路军129师385旅和386旅，转而进攻风头正茂的魔鬼部队。
然而撤退的日军第36师团第1大队和第9大队不时遭到129师385旅的偷袭和386旅的追击，前进速度缓慢。
当舞伝男师团长叫36师团进攻现身的八路军385旅和386旅主力时，八路军385旅和386旅主力又如同退潮的海水，消失得无影无踪。
这让舞伝男师团长有种有力无处使的挫败感觉。
日军36师团223联队第3大队在回援衡水市时又遭到115师八路军344旅的不断袭扰。也是前进速度极为缓慢。
石家庄日军的援军经过辛集县时，遭到八路军太行军区晋豫支队的阻击。
后来在火炮的猛烈轰炸和坦克配合下终于突破了晋豫支队的阻击。但是在行进到赵县一段狭窄道路时，坦克被五旅的火箭兵击毁。部队也遭到了五旅一团一营的顽强阻击，部队一时无法向衡水增援。
保定日军在行进到深州市马栏井一带时，遭到早已经埋伏于此的冀东独立旅一团的猛烈袭击。
保定方向的日军出动了航空兵，对冀东独立旅的一团猛烈轰炸。但是很快遭到一军飞机的驱逐攻击，败退了回去。
保定的日军援军也遭到了一军飞机的猛烈轰炸。
保定的日军援军在一军飞机的空中轰炸，扫射和冀东独立旅一团的猛烈进攻上伤亡惨重，退回保定，增援失败。
一军的轰一轰炸机和华夏二战斗机随后对石家庄日军援军，日军第36师团第一大队第三大队和第九大队进行了猛烈轰炸。令这些回援的日军部队自顾不暇，根本没有办法增援衡水的日军守军。
而这时衡水日军兵力都布置在西面，北面和南面阻击冀东独立旅的进攻。衡水东面仅留下戴玉波的保安队防守。
土匪出身的保安队在冀东独立旅二团的炮火猛烈轰击下抱头鼠窜。
二团很快攻入衡水东门，并开始向纵深挺进。
很快，衡水市北门和南门的日军守军在城外部队与城内二团的两面夹击下败退了下来，边阻击边向西门撤退。
西门的冀东独立旅佯装不敌后撤，放开一段口子。在衡水市的日军守军撤出衡水城后，突然与冲出城的二团对其包抄。
逃出衡水城的日军守军没有城墙的坚固防线掩护，遭到冀东独立旅二团和三团一个营的猛烈攻击，其中，悉数被歼灭在衡水城西门外。
一个多小时后，衡水城的日伪军残敌被二团全部清扫干净，衡水市被收复。
至此，日军的三面援军还没能到达衡水城下。