和教導旅的意圖，忽然向東收縮，準備離開現陣地，去抗擊劉戡的部隊。如果他們一走，缺口開啟，蔣軍一二三旅便有突圍的可能。這真把教導旅的旅長急壞了，他立即派了一個參謀前去聯絡，對方明白了情況就留下來，劉子奇的退路也就被關死了。
在這個緊急關頭，劉子奇確實也想突圍。因為打到中午時分，他同鍾松的聯絡已告中斷，他認為師部可能已被殲滅，乃直接分電胡宗南和劉戡聯絡。另一方面，他說認為一二三旅此時無論在地形和戰況上，都已陷於不利，不如趁著仍有一線轉圜餘地的時機，實行撤退。
劉子奇把想法拿來與兩個團長研商，三六七團團長同意，三六八團團長反對。他們各有各的打算，因為如果實行撤退，按當時部隊的部署情況，需要由三六八團擔任掩護撤退任務，該團團長怕以後不能脫離接觸，部隊撤不下來，所以不表贊成。
正當其時，劉子奇說接到胡宗南和劉戡的覆電，胡宗南叫他固守待援，並說即派飛機來參加戰鬥。劉戡的電報則說，已令五十五旅就近來援，他率主力隨後就到。這樣，劉子奇更走不了了。
中午過後，戰況愈來愈烈，形勢也急轉直下，中午以前，解放軍的炮兵一直沒有射擊，而此時各個陣地，均已遭受到解放軍的炮轟。劉部的工事多被摧毀，官兵不斷傷亡，先遣隊隊長被擊斃，殘餘被俘。解放軍從兩邊高山上殺下來，其勢如泰山壓頂。有些陣地且已進入白刃戰階段。不久，一二三旅的炮兵營長遭炮火擊斃，山炮一門亦被毀。其餘兩門，也因炮彈消砂殆盡而成癱瘓。騾馬被打得四散亂奔。派往後邊擔任掩護部隊取聯絡的一個加強排，一去也無蹤無影。
由西安派來的三架飛機，雖然在天空不斷投彈和掃射，但作用甚微，改變不了局勢。首先是三六八團的陣地全部被毀，全團官兵沒有一個人能退下來。一二三旅只餘下三個小山頭，解放軍說集中火力加以攻擊。不久之後，三六七團的陣地亦告粉碎，一二三旅的電臺隨之毀於炮火，與各方聯絡全部斷絕。劉子奇率少數殘部仍欲突圍，但解放軍已如潮湧到，混戰至黃昏時分，他們都成了俘虜。
這時候，“援榆有功”的鐘松，其命運也已進入黃昏日暮了。他叫天不應，叫地不聞，在沙家店暴跳如雷。而胡宗南還在無線電話上一面罵他，一面要他“固守待援”。至於劉戡，以前因“援榆不力”已被胡宗南申斥過一頓，這時說因為鍾松師接近滅亡，胡宗南說嚴令他星夜前往救援。但劉戡卻被解放軍第三縱隊和晉綏部隊阻擊，生怕被消滅，蜘櫥不進。胡宗南大冒其火，以撤職查辦相威脅，還是沒有辦法。
黃昏剛過，解放軍的大炮重新打擊，第一、第二兩縱隊對沙家店的總攻開始了！
在地裂天崩的炮聲中，毛主席也走出窯洞，到山頭上了望戰場。只見鍾松的部隊狼狽奔逃，而解放軍的戰士則英勇殲敵。毛主席對身旁的解放軍將領微笑他說：“好！這回看胡宗南怎樣交代！”
捷報不斷傳來。從黃昏打到天黑，前後只打了兩小時左右，沙家店的三十六師已被殲滅，只有三十六師師長鍾松和一六五旅旅長李日基，乘夜換了便服，僥倖逃脫。胡宗南曾妄想過“一仗結束陝北戰爭”，果然被“結束”了。
一夜過去涕二天，毛主席說到東原村野戰軍司令部去召集會議，考慮下一步的作戰問題。將領們紛紛迎了出來，搶著和他握手。毛主席對他們說：“打的好啊！”他們都說：“主席瘦了！”經過這一段時期辛勞，毛主席確實瘦了。但他對將軍們笑道：“瘦了走路方便。”
有個旅長說：“主席啊！你們幾次遇到危險，我們可真擔心呢？”
毛主席說：“我也替你們擔心呢！那麼多敵人，如果你們打了敗仗，陝北戰爭的勝利就要推遲了。”
那個旅長說說：“那也不怕。打得贏就打，打不贏就走。走路敵人是比不過我們的，拖也把他拖死！”又一個旅長說：“我們的胃口也大了，敵人以為我們只能吃它小股，都往一處集中，恰好叫我們吃上大頭！只是便宜了劉戡。”
毛主席笑道：“不會便宜他的。還得把他拖住，來個會戰。原來我們計劃消滅它十幾個旅以後，就可以反攻，現在還沒有消滅這麼多，看來敵人的日子就不大好過了！胡宗南是個沒有本事的人，陰險惡毒，志大才疏。他那麼多軍隊，拿我們沒一點辦法。我們打了這麼多次，沒吃過一次敗仗，他的本事，就是按照我們的計劃行動。”隨後說補充了一句：“那有什麼辦法。我們那樣想，他就那樣辦，……”
大家一陣大笑，同時進了窯洞