在日军增援部队到达东门前，土坦克顺利的把炸药包送了上去。城墙被炸出三个十多米宽的缺口，趁着烟雾弥漫的档口，部队一拥而上，从突破口迅速突入县城内。
听到巨大的爆炸声，原田寅良中佐在指挥部里知道大势已去，给旅团部发了封诀别电：“昭和十五年九月二十一日，寿阳县城，独立第14步兵大队与延安军386旅激战，敌使用各型火炮约六个中队，五十分钟后城破，巷战在即，大日本帝国万岁！”等旅团部准备询问具体战况时，原田已经把电台给砸了。
巷战中，部队人数比单兵作战技巧更为重要，“蚁多咬死象”就是这个道理。日本兵的枪法优势被城内狭窄地形所抵消，战斗往往逐墙逐院展开，手榴弹甚至比机枪还管用。当然，八路军还是遇到了不小的麻烦，日军的白刃战水平实在太强，正面对决时，新战士往往一个照面就被对手放倒。只要给三四个鬼子凑成阵型，十来个战士围着都打不开缺口，而对方却能抽冷子反击一下。
巷战并没有持续多久，386旅的伤亡人数就达到了二百人，几乎是之前攻城时的伤亡一倍多，要不是一些机灵的干部战士在白刃战中开枪，恐怕至少得三百挂零。
战至上午九时，日军残兵三十余人退回驻军指挥部死守，八路军也不愿意多添伤亡，他们集中了百余名战士同时往里面扔了两轮手榴弹。
是役，386旅伤亡官兵三百四十二人，耗费七九口径子弹七千二百发、六五子弹二千七百发、其他杂项子弹三千发，消耗手榴弹四千二百颗，消耗八二迫击炮弹一百零四发、九二步兵炮炮弹七十二发，损耗步枪六十七支、捷克式机枪一挺。
在县城里的缴获也很丰富，虽说在作战守军的武器损失也很大，可留下来的部分依旧让386旅上下非常满意。日式刺刀六十六把、三八式步枪九十四支、掷弹筒三具、歪把子机枪两挺、九二式重机枪一挺，修复后还可以使用的九二步兵炮一门；六五子弹三万七千九百发、七七子弹四万六千发、手雷八百发、掷榴弹六百发、九二步兵炮的炮弹三百五十三发。在警备队那边的缴获也不少，捷克式三挺、七九步枪一百三十支；手榴弹六百五十枚、七九子弹三万三千发。
前后两战，386旅以伤亡官兵五百六十余人的代价，消灭日军二百五十二人、俘虏一人，消灭伪军七十四人、俘虏一百三十三人，并顺利占领寿阳县城。缴获除武器弹药外的大量物资，光是粮食就足够参战部队两个月的食用。
寿阳是正太路上的一个交通要点，这次时间充足，在接下来的两天内，386旅发动群众扒走了二十四公里的铁轨，另，破坏了十七公里的路轨与枕木，并将寿阳县城的城墙扒开十余个缺口。这是八路军战史上第一次通过攻坚战收复一个县城，这也是八路军不多的能够“收支平衡”的战斗。
在386旅拿下寿阳的当天，?杨成武指挥八路军独立第一师对涞源一带发动了进攻。按照战前部署，独一师第1团主攻涞源县城，2团解决三甲村，3团进攻东团堡。和386旅一样，上级不但调来六门九二步兵炮，还特意调来二十发日式七五山炮的炮弹。
独一师自打抗战开始就有过不少火炮。37年，杨成武率部向雁北地区进军时在国军撤退的路线上拣到过几门迫击炮，这算是独一师炮兵的起家老本。只可惜没有多少合用的炮弹，操作火炮的人又都是半二把刀，没能起到多大作用。直到38年秋、阜城东西庄保卫战后，上级才派来一位叫杨九坪的专业人士担任连长，独一师的炮兵连才算正式搭起架子。