4日凌晨2时左右，几名手脚麻利的中国军人很快就将两处山口的4名有些犯困的哨兵全部干掉。刹那间，200多名中国军人如同天降神兵，四面包抄，一拥而上。顿时，呐喊声、枪声、嚎叫声此伏彼起，让睡梦中的日军惊慌失措，有的来不及拿武器就成了刀下鬼，多数日军因为手忙脚乱，吓得往山顶上跑，企图向山沟里逃窜，无奈中国军队人多，个个手拿大刀。此时，日军精良的武器也发挥不了作用，中国军人一个个像猛虎，扑向日军，整个战斗不到20分钟，70多名日军被我军彻底消灭，砍死的日军尸体大部分滚到北面的一处山沟里。从此，这条山沟就当地村民称为“死兵垅”。

    战斗结束后，由于枪声已经惊动了驻扎在双港桥和北港刘成寺的日本援军，中国军队不敢恋战，也来不及打扫战场，就迅速撤回阵地。

    此时，1000多名日军援军听到枪声后，从双港桥朝朱湾方向准备疯狂反扑，又遭到了我军第四师及新三师的包围和切割，死伤无数，不敢恋战，只得仓皇向西逃窜。此时，驻守在刘成寺的日军炮兵与大垴山上的日军也失去联系，也不知道山头上的战况，不敢乱开炮。直到第二天天亮，才知道大垴山上的日军已被全歼，不得不仓皇地跟随驻守在双港桥的日军大部队向湖北阳新方向逃窜。

    大垴山歼灭战，是武汉保卫战外围战的一部分，更是万家岭大捷的前哨战之一，同时也是瑞昌保卫战中的一个奇迹：以日军一个中队遭到全歼、我军以极少的伤亡取得完胜而结束。