敌人为阻止八路军前进，慌忙派出身穿画着“八卦”图案肚兜的会道门会众，高叫着“刀枪不入”，顺着街道疯狂向八路军冲来。为避免不必要的杀伤，八路军指战员及时调整战术，改强攻为利用民房逐步推进。经过短暂战斗，不仅攻入了阳谷伪县政府，还发现并击毙了正在叫嚷“身不过火”（枪打不死）的会道门头子，会道门会众顿时作鸟兽散。残敌见状，只得退入城西南和西北两处据点，企图固守待援。实际上，冀鲁豫军区打援部队早已击退了聊城出援的日伪军，并乘胜攻克了堂邑县城以及多处敌人据点，阳谷守敌已成“瓮中之鳖”。不久，西南据点里的敌人，就在八路军敌工部人员喊话争取下停止了抵抗，先把日本顾问押送出来交给八路军当“见面礼”，然后放下武器，徒手走出据点投降。

    为迅速攻克敌人最后的据点，曾思玉集中了多挺轻重机枪、山炮和炸药运抵前线，加强攻坚力量。7月26日拂晓，八路军向敌人核心工事发起了总攻，炮兵和爆破组将敌人据守的高墙炸开了一个3米多长的口子，突击队在机枪手和“神射手”的掩护下蜂拥冲入敌阵，将敌数百人压缩在一个狭窄的小院子里。敌人组织了7次反扑，均被八路军击退，一名大队长也被击毙。残敌企图登上房顶逃跑，被八路军阻击火力拦住，死伤大半，其余纷纷举手投降，伪团长绝望中举枪自杀。9时36分，阳谷战役胜利结束。

    此次战斗，歼伪军2000余人，不仅铲除了鲁西腹地的敌伪中心据点，摧毁了阳谷及逃亡阳谷的寿张、朝城、莘县4个伪县政府，更解放了阳谷、朝城、莘县全境，扩大了根据地，使冀鲁豫军区第一、七、八，三个军分区连成一片，为随后的全面反攻创造了条件。

    8月9日，毛泽东主席发表《对日寇的最后一战》声明，8月10日至11日，朱德总司令连续发布七道命令，令各人民武装部队迅速前进，大举进攻。冀鲁豫地区部队同各区一起，开始对日、伪军全面反攻。1945年8月15日，当日本天皇宣布无条件投降时，冀鲁豫军区组成的南、中、北三路反攻大军，立即向中原大地上的日伪军展开了全面反攻。苏振华和军区司令员宋任穷、杨勇率中路军三个纵队向开封、新乡的日伪军发起进攻。到9月底，冀鲁豫军区部队共收复县城数十座。

    此时，冀鲁豫边区东起津浦路、西至平汉路、北达德石路、南跨陇海路的广大地区已被我军控制，达100多个县城，面积10多万平方公里，人口约2千万，正规部队发展到10万多人，冀鲁豫抗日根据地成为全国最大的平原抗日根据地。

    1945年1月23日，中共中央在给北方局的指示中称：最近，冀鲁豫根据地有极大发展，人口将近2000万，为抗战的全面胜利作出了重要贡献。