深夜，苏军在第一道防线得手后没有停顿，前线指挥官下令连夜推进。
第94步兵师担任主攻，第192步兵师在右翼展开，第61坦克师抽调一队坦克配属给步兵加强突击力。蒙军第6骑兵师和第7骑兵师分别从东西两翼迂回，企图包抄国军侧后。
凌晨一点，苏军炮兵开始对国军主阵地进行火力准备。第17集团军直属的四个榴弹炮团同时开火，122毫米榴弹炮和152毫米加榴炮的炮弹在夜空中划出暗红色的弧线，砸在国军第二道防线上。爆炸的火光连绵不断，整片丘陵被照得如同白昼。
独9师师长赵兴汉站在师指挥所的观察口后面，望远镜里看到的是无边无际的火海。炮弹在阵地上不断炸开，沙袋被掀飞，战壕被炸塌，士兵们蜷缩在猫耳洞里，耳朵被震得嗡嗡作响。电话线被炸断了三次，通信兵每次都冒着炮火跑出去接，第三次冲出去的人没回来，第四波又冲了出去。
“命令各团，沉住气，等苏军炮火延伸后再进入阵地。”赵兴汉放下望远镜，“他们打完炮就该上步兵了。”
苏军的炮击持续了四十分钟。凌晨一点五十分，炮火开始向纵深延伸，苏军步兵在坦克的掩护下发起冲击。第94步兵师的两个团从正面向国军阵地压过来，步兵喊着口号往前冲，冲锋枪手跑在最前面，后面跟着轻机枪组和掷弹筒手。
国军士兵从猫耳洞里钻出来，抖掉身上的土，架起步枪和机枪。一连一排长刚把机枪架在炸塌了一半的胸墙上，就看到前方黑暗中涌出一大片人影，距离已经不到三百米。
“开火！”
捷克式轻机枪的子弹在夜空中划出一道道亮线。二八式步枪的齐射声密集而整齐，枪榴弹手把二七式枪榴弹套上枪口，瞄准苏军冲锋枪手集中的位置连续发射。苏军士兵在弹雨中纷纷倒下，但后面的人踩着前面人的尸体继续往前冲。
苏军的一辆bt-7坦克冲到了距前沿不到一百米的位置，炮口火光一闪，一发炮弹打在机枪掩体旁边，两个机枪手当场阵亡。副射手把机枪从炸塌的掩体里拖出来，换了个位置继续打。火箭筒小组长带着射手从侧翼匍匐过去，在距离坦克八十米处架起坦克杀手火箭筒。射手瞄准了坦克的侧面，扣动扳机，火箭弹穿透装甲，坦克内部弹药殉爆，整个炮塔被炸飞，火光照亮了周围几十米的地面。
右翼，第192步兵师的一个团摸到了国军阵地侧翼，试图从两个团的结合部穿插进来。守在那里的三营七连发现了苏军的企图，连长下令全连上刺刀。苏军步兵冲到战壕前不到三十米时，七连全连从战壕里跃出，双方在火光中展开白刃战。刺刀、枪托、工兵铲……双方喊杀声震天，进行着血与火的碰撞，有人在战壕里抱在一起翻滚，有人用枪托砸碎了对手的下巴。
白刃战打了二十分钟，苏军终于撑不住退了回去。七连伤亡过半，连长被手榴弹炸断了一条腿，卫生兵在阵地上爬来爬去给他包扎，他推开了卫生兵，靠在战壕壁上继续指挥。
凌晨三点，苏军重新组织了第三波进攻。这次他们集中了一个加强团的兵力，在密集炮火掩护下猛攻国军阵地中央。炮弹在阵地上不断爆炸，战壕一段段被炸塌，士兵们用同伴的尸体和炸碎的沙袋重新垒起胸墙。重机枪枪管打红了，副射手用湿布裹着换枪管，手指被烫起了泡。迫击炮弹快打完了，炮手只留着最后三发等命令。
凌晨四点，苏军在东翼的攻势达到了顶点。蒙军第6骑兵师的一个骑兵团趁夜色摸到了国军后方，袭击了一个后勤补给站。驻守补给站的后勤连拼死抵抗，用步枪和手榴弹顶住了骑兵的冲锋。天亮后敌军撤退，后勤连伤亡大半，但幸运的是补给站没有被攻破，弹药和粮食保住了。
几乎在同时，独9师配属的骑兵团按照前敌司令部的命令，趁夜色掩护悄然向北出击。骑兵团绕过苏军正面战线，分成两个突击群，从东侧和西侧同时摸向苏军后方已经标定的炮兵阵地。
凌晨四点半，骑兵团第一突击群找到了苏军第94步兵师师属炮兵团的位置。炮兵团正在重新装填准备新一轮火力准备，阵地上摆着几十门76毫米步兵炮和122毫米榴弹炮，炮兵们正忙着从卡车上卸炮弹。骑兵团的机枪手在暗处架好重机枪，营长一声令下，二十七挺轻机枪同时开火，子弹扫过炮兵阵地，弹药箱被打穿，炮弹在阵地上爆炸，连锁引爆的火光照亮了半边天空。
第二突击群摸到了苏军一个独立榴弹炮营的阵地，骑兵们策马冲进炮兵阵地，用手榴弹和冲锋枪解决残余守军，炸毁了六门122毫米榴弹炮。苏军警卫部队反应过来开始还击，轻重机枪的火力交织成一张火网。骑兵团在撤退时付出了沉重的代价——殿后的一个排在距友军阵地不到两公里处被苏军包围，全排从排长到列兵全部阵亡，无一人投降，无一人被俘。
拂晓时分，骑兵团撤回国军防线。战果统计：摧毁苏军两个炮兵阵地，炸毁火炮二十余门。代价是四百多人的伤亡，撤回来的战士几乎人人带伤，战马损失超过三分之一。
天亮后，苏军主力全部抵达战场。
太阳从草原东边升起时，晨光照在国军阵地前方的开阔地上。遍地是燃烧的坦克残骸、横七竖八的尸体和弹坑。苏军第192步兵师与第94步兵师完成换防，第61坦克师的残余坦克全部集中在正面，蒙军骑兵也在两翼重新展开。新的攻势即将开始。
集宁，北方行营绥远前敌司令部。白轩从昨晚到现在几乎没有合眼，茶杯里的茶已经换了三遍。墙上挂着的作战地图被参谋们用红蓝铅笔标注得密密麻麻，每一个箭头都代表着一条正在推进的战线。
“苏军主力已全部抵达正面。”作战参谋指着地图上的蓝色箭头报告，“第94和第192步兵师全部展开，坦克约两百辆集中在中央，两翼各有蒙军一个骑兵师。”
白轩走到地图前，看了一会儿，转过身对通信兵说：“给太原发电。经过一夜激战，独9师已按计划完成主阵地坚守任务，苏军主力已被吸引至正面。目前我军阵地稳固，部队士气高涨。建议按预定计划启动第二阶段作战——装甲部队出击。”
太原行营作战室。李宏、张文白、罗大山、杨杰、李继贤、龚初六个人也在房间里熬了一整夜。墙上挂着同样一幅绥远作战地图，每一份从集宁发来的战报都被参谋用红笔标注在地图对应位置。
李宏拿着白轩刚发来的电报，从头看到尾，然后递给杨杰。
杨杰看完电报，站起来走到地图前，用教鞭点着苏军主力集中的位置：“独9师已经把所有牌面都亮给了苏军，第94和第192师也已全部扑上来，坦克也集中在正面。苏军认定了正面强攻能突破，就把全部预备队都压在了这一线。”
他把教鞭移到苏军侧翼。
“他们的侧翼现在是空的。两个蒙军骑兵师放在两翼，看着声势大，其实薄得像一层纸。蒙军没有反坦克武器，没有重炮，面对装甲突击毫无还手之力。”
李宏站起来，盯着地图看了几秒钟，然后转过身。
“回电白轩。同意启动第二阶段作战。装甲1团和自行火炮团按预定路线出击，炮1师、火箭炮师、重炮1团提前三十分钟进行火力准备。独11师和独14师在炮火准备结束后从正面和西侧发起总攻。”
他顿了顿。
“告诉白轩。装甲部队的穿插必须快，必须狠。不要跟侧翼的蒙古骑兵纠缠，直接往苏军后方插。目标是苏军的炮兵阵地、指挥所和补给线。切断他们的退路，把第94和第192师合围在乌兰察布草原上。”
杨杰在旁加了一句：“给独9师发嘉奖电。他们昨晚打得很好，苏军主力已经被钉死了。让他们再坚持最后一个上午。”
李宏点头。机要员快步走出作战室，脚步声在走廊里急促地回响。
窗外，太原城沐浴在十月初的晨光中。作战室里的灯火还亮着，与窗外的日光交相辉映。所有人都知道，这场战役的胜负手已经握在了白轩手里。