第二天早上八点，兼任师长的潘都统召集手下三个旅长和重炮团长开会，本来潘都统听说北海公司用三架飞机击败了晋军，还在犹豫要不要进攻，但他手下有个副参谋长是从晋军阎锡山手下投奔过来的，他主动告诉潘都统，三架飞机其实只打垮了晋军一个团，还是在地面部队配合下才嬴的，那师长温寿泉根本没有打，就带着两个旅撤退了。潘都统一听这话放心了，命令军队向包头发动进攻，理由是原警备司令狄从墨勾结蒙匪、残害百姓，他潘都统要为民除害。
三个旅长都不想打头阵，潘二喜抢先道：“师长！我这个旅是新编旅，大部分都是训练不久的新兵，如果首先攻城，很容易崩溃的，到时候会影响全军的士气。”
潘都统点点头，对范国璋道：“那就由范旅长打头阵吧！你的第一旅是老牌旅，老兵居多，我让重炮团给你掩护，首先攻进包头城的，赏一千块大洋。”
范国璋道：“上次师长在军队大清洗时，我们旅的军官变化最大，许多军官是新调来的，根本不熟悉部下，这样不利于打仗，还是请萧旅长打头阵吧，他的第二旅也多半是老兵。”
范国璋说的委婉，其实是许多优秀军官被潘都统赶走，换上了潘都统的亲戚或送了重礼的人，这些人根本不会打仗，军队战斗力自然下降了。
萧广传一听连连摆手道：“范旅长太谦虚了，你们第一旅是全师最精锐的部队，比我们强多了，当然是你们先上，我们做为预备部队，可以随时接应你们。”
范国璋连忙继续推辞道：“我的部队都是步兵，万一被飞机攻击，很容易损失惨重，潘旅长的旅是骑兵旅，还是让第三旅打主攻比较好”。
潘二喜一听，赶紧反驳道：“我的第三旅虽然大多是骑兵，但新兵蛋子太多，许多人连马都不会骑，怎么能担的上主攻的重任，范旅长的兵英勇善战，这种立功的机会我怎么敢和您争呢”？
范国璋还想继续找理由偷懒，但潘矩楹见这三人都在互相推脱，不停的浪费时间，心里开始有些不耐烦，于是打断了三人的话，说道：“你们三个不用继续争论了，我是师长，现在听我命令，范国璋旅在包头东面作为主力部队进攻，萧广传旅在南面佯攻，以此牵制敌人兵力，潘二喜旅作为预备队在东面随时支援范国璋，炮兵团也会分成两部分支援东面和南面，不许再有异议了”。
听到潘矩楹这么说，三名旅长也不敢再多说什么，各怀心思的回到自己的部队中去了，不过范国璋仍然在心中腹诽：这个家伙说到底还是包庇自己的亲戚，二十师都被你安插多少亲戚了，我的旅队都成一滩死水了，军纪差的一塌糊涂，还想让我去送死。
此时正是清晨，包头的天气显得有些阴沉，云朵密布，遮住了阳光，现在已是深秋时节，一阵阵狂风中处处透露出寒意。在包头城的南面，气氛陷入了一片死寂，一群北洋的军人们缓缓的将大炮运到了附近，十几门重炮如同耸立的巨人一样令人生畏。随着重炮团团长的一声令下，这些大炮如同怒吼一般的发出巨响，炮弹如雨点一样落向城墙和城后，霎时间，包头南面的城墙炸出了一朵朵灰色的浪花，城里的几座房屋也瞬间倒塌。随着十几门重炮的不断轰击，包头南面的一些工事被炸毁，两座碉堡已被炸坏，城墙也被炸的到处都是碎屑，几名警备旅的士兵也被当场炸飞出来，残肢断臂散落的到处都是，然而包头城门仍然像座死城似的，未见一个警备旅的人冲出来。炮火声足足响了十分钟左右后，炮管也开始发热了，一直在观望的旅长萧广传觉得时机差不多了，命令全旅出击，一举攻下包头城南门，二十师第二旅的官兵如潮水一般涌了上去。
然而，包头城此时又突然活了过来，城楼的几处窗口里“哒哒哒”的机枪声响了起来，冲在前面的北洋军士兵被割麦子的方式扫倒在地上，与此同时，城墙上方的枪口处也响起了机枪声，连番扫射之下，萧广传旅顿时消失了几十名士兵。城墙上隐藏的警备旅官兵也逐渐出现了，各式各样的步枪、迫击炮以及手榴弹也响了起来，冲在前面的爆破手和云梯兵顿时脑袋都炸开了花。但是，北洋军的官兵也逐渐反应了过来，前方的士兵开始寻找掩体开枪还击，后方北洋军的机枪声也响了起来，两军的火力开始逐渐形成对射的局面。防守包头城南面的是朱安邦率领的警备旅第一团，朱安邦本人也正在城楼上指挥战斗，他组织部队尽量有序同时的开枪还击，让负责狙击的人尽可能的打掉对方的机枪火力点。包头南面的战斗逐渐僵持起来，警备团的防守相当顽强，他们对于北洋军的爆破手注意的相当细致，战斗已经持续了将近二十分钟，城墙外仍没有一个爆破手活着冲到城墙上，双方步枪的枪法和纪律性也逐渐出现了差距，北洋军的官兵们军纪败坏，部队缺乏训练，枪法显得杂乱无章，后面部队开枪走火打到自己人是常有的事。
大约十分钟后，萧广传旅的伤亡已经达到了两百多人，两名连长也相继阵亡，军队的士气已经跌落，进攻部队相继撤了回来，于此同时，炮兵团的大炮再次响起来，对包头南门的轰炸再次开始，警备团的守军也不得不躲进工事和城楼里。而在城楼里的朱安邦此时却相当疑惑，他发现敌军的进攻非常奇怪，连最起码的步炮协同都没有，步兵和大炮就没有同时出击过，进攻显得相当敷衍，在现在这种时代，已经很少有指挥官出现这种失误了，此外，敌军的炮火声虽然猛烈，但朱安邦注意到对方大炮的数量明显没有一个重炮团的规模，那克四门大口径的克虏伯重炮他也没有看到，因此，朱安邦开始怀疑敌人可能进攻的重点不在这里。炮火停止后，北洋军开始了又一次冲锋，这一次的爆破手明显变少，而且许多人还没到城墙边就躲入了掩体中，双方再一次陷入步枪对射的僵局中。这时，朱安邦这边，一名侦察员走到了他身边说道：“朱团长，东门也遭到敌人的猛烈进攻了，而且数量比这边还多”。
在包头城东门，大约在萧广传的进攻开始十多分钟后，范国璋也指挥军队对东门发起了冲锋，重炮团在东门的大炮和炮兵都是范国璋亲自指挥的。他一边让所有大炮炮轰城墙，一边让地面部队迅速进攻，而且，范国璋还发布命令，用重金悬赏狄从墨和冯如的人头，以金钱诱惑督促部队全速进攻，四门克虏伯重炮也在他这里，因此炮弹的杀伤力要远超南门那边。另外，范国璋旅是潘矩楹主攻包头的部队，为了追求进攻效率，范国璋将大炮轰炸的范围都集中在城楼处，一切都是为了能迅速拿下包头。在四门大口径重炮的轰炸下，城楼出现了好几处裂痕，地面的步兵也冲到了城楼边上，云梯也开始架了起来，守军也不得不冒着炮火推掉他们的梯子，城楼上的步兵炮也开始还击，几挺机关枪也如同毒蛇一般的开了火。远处的炮兵注意到了进攻部队动向，请示范国璋是否要调整炮击角度，以免误伤自己人，而范国璋却让他们继续开炮，直到把城墙炸坏为止。机枪声、步枪声、爆炸声响彻在了包头东门，两军在城墙边的交火也逐渐走向白热化。
防守东门的是警备旅刘振东的第二团，虽说名义上是一个团，但实际兵力只有两个营八百多人，而且在敌军炮火和步兵的协同下，他们的损失也不断增加，已经伤亡了一百多人，一名副营长和连长也被炮弹炸死，敌军的炮兵阵地比较远，自家的步兵炮很难炸到，敌人步兵的进攻也是非常凶猛，一排排的爆破手将炸药包扔向城门，城门破损的地方已经非常多了，守军工兵忙的几乎一刻也停不下来。此外，敌军对城墙的轰炸仍然没有停止，不少炮弹直接将警备团和北洋军的人一起炸死，守军这边光是机枪手就已经换了十几个，轻机枪也有两挺被直接炸坏，许多城头上的人都难以露头，局面显得相当被动。不久，许多北洋军士兵爬上了城楼，与警备部队展开了白刃战，警备第二团的大刀队参与了战斗，刘振东本人也抄起一把大刀冲向敌人，城头上喊杀声震耳欲聋，双方的官兵都有很多人被砍倒刺死，鲜血溅得到处都是，包头城内，旅长张振扬也在城里指挥自己的步兵炮和迫击炮轰炸敌人，北洋军的进攻部队也在轰炸中血肉横飞，死伤遍地，范国璋这边的重炮也有两门出现炸膛，北洋军的伤亡也达到了三百多人，冲在最前面的北洋营长也死于流弹当中，。
上天这次仿佛眷顾了范国璋，在四门克虏伯重炮的不断轰击下，一处城墙被直接炸出了一个大缺口，而一门克虏伯重炮也在随后炸膛，再此之前，由于范国璋不间断的让炮兵轰炸，北洋军的重炮又有三门出现炸膛。但是，随着城墙缺口都出现，本来士气也逐渐低落的北洋军逐渐找回了信心，像一股潮水一般的涌入缺口，城楼上的北洋军也逐渐撤了下去，所有二十师第一旅的官兵都疯狂的冲入缺口，都争先恐后的当第一个打入城内的人。
冲在最前面的是北洋军的一个营，营长也是潘矩楹的亲戚，这名营长现在兴奋不已，觉得大批金银珠宝就在自己的眼前。然而，就在这个营冲入缺口后，几乎所有人的脚都突然踏空，大约三百多人的部队突然掉入了一处壕沟，营长更是当场摔死。其实，这里是张振扬所设计的一道陷阱，这里早在昨天就被挖空，然后铺上了很薄的木板，上面洒土作为掩盖，那层木板当然经受不了那么多人的重量。张振扬眼见敌方的先头部队掉入壕沟，赶紧督促炮兵连续开火，切断他们与后续部队的联系。北洋军被这突如其来的变故吓得惊慌失措，在炮火的轰炸下纷纷开始溃散。而壕沟中的北洋军有几十人当场被沟底竹签刺死，剩余的人好不容易爬上来，却见前方的楼房和屋顶上，出现了密密麻麻的步枪与轻机枪，他们顿时就成了活靶子，在猛烈的射击之下，壕沟中的北洋军顿时死伤无数，除了少数未掉进壕沟的人以外，其余人都被消灭了，就连投降的机会也没有。伴随着范国璋旅的其余人尽数回撤，二十师一旅对于包头东门的进攻也失败了，随后北洋军清点人数，在这不到一小时的战斗中，他们已经付出了五百多人的伤亡了，最重要的是北洋的大炮损失也很严重，这轮战斗已经让他们坏了六门重炮，也包括一门克虏伯重炮。
伤亡如此之大，但包头城仍未能攻下来，这让范国璋相当的恼羞成怒，立即对手下的几个团长狠狠的训斥，骂他们一个个都是胆小鬼。大约半小时后，范国璋重新组织部队进攻，这次他换了一个团冲在前面，目标依然是之前的那个缺口，范国璋判断包头军挖的壕沟只有那一道，只要越过就是胜利，所有北洋重炮也跟随着部队的冲锋一起重新开火，北洋军在炮火的优势下再次涌向缺口，缺口处之前已被刘振东带人修筑了简易的工事，双方在缺口处再次展开猛烈的交火，不一会儿，两边的军队再度进入白刃战，刘振东再抄起大刀与敌人展开血战，他武艺高强，敌人在他手中活不过一回合，陆续有七八名敌人的首级被他斩下。仅仅是一盏茶的工夫，这个缺口处就已经是尸山血海，两军都有一百多人死于白刃之下。
就在这时，天空中响起了轰鸣声，范国璋抬头望去，是包头的飞机，一共有五架在缓缓飞来，其中两架挂了炸弹一样的东西，飞机之所以现在才来，还是由于故障太多导致起飞太晚，而且两架轰炸机也是战斗机临时改装的。早在战斗开始前，范国璋就听潘矩楹的参谋说过，敌人的飞机没什么好怕的，但他亲眼看到时还是感到一阵阵恐惧，于是他立即和几名副官躲进事先准备的防空洞。五架飞机立刻飞向北洋军后方，两架投下炸弹，三架开始对地面扫射，造成了北洋军二十多人的伤亡。诚然，狄雄现在的飞机杀伤力无法与一战后的欧美飞机相比，所谓的炸弹和手雷的威力也差不了多少，但飞机造成的心理压力是相当可怕的。二十师中真正见过飞机的人不多，因此当他们亲眼看到时，军心便再一次出现崩溃，刘振东随即带领警备二团的部队展开反攻，范国璋旅的又一轮冲锋被打退了，这一次北洋军再度伤亡二百多人。
两度失败的范国璋再次暴跳如雷，对着手下的团长们再度破口大骂，接着他看向后方的第三旅营地，对着那里的方向大吼道：“潘二喜这个胆小鬼人呢？老子的部队死了那么多人，他难道有闲心睡大觉？这个猪狗不如的畜生”！
接着他对一名传令兵说道：“赶快去请示师长，萧广传那边不能偷懒了，我这边飞机都来了，战术也该变了，他那个旅也要从佯攻变主攻，不能只有老子一个人出力啊”。
战斗结束之后，张振扬向狄雄通报了双方损失情况：“我们消灭了对方大约一千多人，自身伤亡了四百多人，主要损失是刘振东那个团，幸好有飞机助战，否则伤亡更大。”
狄雄道：“我仔细看过，之后的战斗不会这么激烈了，这支北洋军已被打掉了元气，当然最重要的是晚上的夜袭。”