下午2點，兩路人民軍對日軍的沙嶺堡主陣地發動了進攻。
儘管土屋春光還想拼死抵抗，但這個時候日軍的大勢已去，不可挽回。人民軍首先集中火力，以18門牽引炮和2門自行火炮爲核心，對日軍的陣地進行猛烈火炮打擊，隨後其他各火炮也都紛紛開火，在短短20分鐘內，向日軍的陣地傾泄了20o0餘發各種炮彈，幾乎將整個日軍的陣地全部都覆蓋了一遍，而日軍構築的防禦工事也被催毀了大半。
隨後人民軍向沙嶺堡發動進攻，日軍雖然拼死抵抗，有不少日兵甚致選擇和人民軍的士兵同歸於盡來阻止人民軍的進攻，但還是難以阻止陣地一點一點的被人民軍攻佔，各個要點也一個一個的被人民軍攻克，日軍的陣地逐步的減少。戰鬥進行到下午4點鐘的時候，冒千的陣地己被人民軍壓縮到不足兩成，土屋光春見戰局的大勢已定，只得下令從陣地撤退，向東北方向轉移。
日軍在撤退的過程中，又遭到了人民軍的追擊，結果損失慘重。而且還有幾個陣地的日軍撤退不及，被人民軍包圍，不是被人民軍全殲，就是被俘虜。到傍晚6點15分的時候，戰鬥基本結束，人民軍完全佔領沙嶺堡。
整個戰鬥持序了兩天的時間，人民軍取得了全面的勝利，也徹底擺脫了兩面夾擊的不利局面。
其實就在人民軍集中兵力，全力進攻沙嶺堡的時候，日軍也同樣集結軍隊，向遼中進攻。這一次進攻，日軍共計聚集了一個師，三個旅，一個騎兵聯隊，以及遼中失守以後，將敗軍重新整編的一個聯隊，總計兵力達4.2萬左右。
而主將仍然是第四軍團的司令官野津道貫大將。因爲在日本陸軍的諸將當中，野津道貫是比較有能力，並且資歷深原的將軍之一，滿洲軍司令大山岩認爲還是應該在給野津道貫一次證明自己的機會，而且這時旅順的局勢已經惡化，乃木希典都已經做好了殉國的準備，而日軍要挽回目前的局面，那麼遼河這一戰就必須打贏，只有將人民軍堵在遼河西岸，日軍纔有餘力聚集兵力，去收復旅順。
而要將人民軍堵在遼河西岸，就必須收復遼中，擊敗己殺過遼河的人民軍，野津道貫被大山岩認爲是除了兒玉源太郎之外，最適合擔任收復遼中的人選。儘管是他輸掉了遼中，讓人民軍突破了日軍的遼河防線，但大山岩也知道，這也並不能全怪野津道貫，而且現在兒玉源太郎是滿洲軍司令部的總參謀長，有負責全局作戰的責任，不可能派去指揮一個局部的戰場，因此最終還是隻能用野津道貫。
其實在野津道貫心裡，也憋着一肚子火，因爲他在日本陸軍諸將中，一向是以善於突擊進攻而著稱的，但守衛遼河防線的主要責任都是防守，而且還是極爲被動的一種，只能等着人民軍向遼河發動進攻，連主要出擊，以攻代守都不行，這簡值就是讓野津道貫棄長而用短，因此在這幾天，野津道貫也沒少向大山岩發牢騷，說自己完全是被束縛了手足戰鬥，如果國內批准了自己提出的主動進攻遼河西岸，殲滅人民軍的作戰計劃，就根本不會有遼河的失敗。
而得知自己被任命爲進攻遼中的指揮官之後，野津道貫也十分高興，認爲自己終於有機會一雪前恥，爲自己正名了。當然野津道貫也十分清楚，自己獲得挽回名譽的機會同時，也是走上了一條不歸路，因爲進攻遼中的戰鬥，是隻能成功不能失敗的，而一但這次的戰鬥失敗，那麼在旅順已經決心以身殉國的乃木希典就是自己的榜樣，而且說不定自己還在乃木希典的前面爲日本盡忠。
當然，野津道貫對於這一戰還是存十分充份的信心，因爲現在日軍對人民軍形成了兩線夾擊的優勢，儘管在沙嶺堡駐守的只有一個師團，但畢竟能夠對人民軍形成足夠的牽制作用。
但就在野津道貫出兵進攻遼中的途中，收到了駐守沙嶺堡的第11師團師團長土屋光春中將的電報，這才知道人民軍已經集中了兩個師，兩個團的兵力進攻沙嶺堡，土屋光春己退回到沙嶺堡駐守，並建議野津道貫，趁着現在遼中的兵力空虛，儘快攻克遼中。
看完電報之後，野津道貫立刻派遣偵察兵偵察，很快就確定了土屋光春的報告沒有錯，人民軍的主力果然去進攻沙嶺堡，現守衛遼中的兵力只有1個師，1個團，還有一個師駐守在遼河西岸，全部加起來也不到3萬人，而且據說都是二線軍隊，因此土屋光春的這個建議確實具有很大的實施性，簡單的說，現在日軍和人民軍雙方都是用的“上馳對中馳”之策，因此勝利就取決於那一方的主力首先擊敗對方的留守軍隊，攻佔對方的陣地。
當然，對野津道貫來說，也沒有別的選擇，儘管日軍對人民軍有兩線夾擊的優勢，但反過來也可以說一成運人民軍將日軍分成兩個部份，而且佔有內線優勢，因此選擇什麼樣的打法，日軍是沒有主動權的。於是野津道貫立刻給土屋春光下令，命令他在沙嶺堡守衛三天的時間，同時又下令招集自己的幕僚參謀及極名師團、旅團長，制定進攻遼中的作戰計劃，當然也是給他們下達死命令，在三天之內必須攻克遼中。同時爲了牽制遼西的人民軍，使其不能支援遼中的守軍，野津道貫又下令，命一個旅團在遼河上游渡河，與遼河西岸對持。
這時參謀長上原勇作少將向野津道貫提出一個建議，即然人民軍在遼河西岸只佈置了一個師駐守，不如派遣2-3個旅團，以及騎兵聯隊渡過遼河，然後分散軍隊，在遼西地區攻城奪地，燒殺掠劫，製造混亂，甚致是攻擊人民軍的後勤補濟線，或是直撲錦州。遼西是人民軍的大後方，人民軍勢必不能不管，因此人民軍的主力必然會全部撤回遼西去追堵日軍，這樣不僅能解沙嶺堡之危，而且日軍還可以趁機收復遼中。
雖然這個計劃是以犧牲掉渡河作戰的日軍爲代價，因爲渡河作戰的軍隊必須會遭到人民軍的圍追堵劫，而且又是在對方的地盤裡作戰，因此就算能夠退回到遼河東岸，也必然會損失慘重，但收復遼中的把握都是極大，從戰略上說，則可以恢復到人民軍參戰以前，雙方隔着遼河對持的局面。上原勇作認爲還是值得一試的。
野津道貫思考再三之後，還是否決了上原勇作的這個建議，原因是這個計劃過於複雜，且變數太多，而且又太過冒險了，如果人民軍不理渡過遼河的日軍怎麼辦？想敷擊人民軍的後勤補濟線，可並沒有那麼容易，原來爲了弄清楚人民軍是怎把艦炮搬上陸地使用的，在遼中失守後，野津道貫也派出了大量偵察兵、情報人員，到是打聽明白了，人民軍裝備了一種叫裝甲列車的武器，艦炮就是裝配在裝甲列車上的。
野津道貫是身經百戰的人，一聽就明白，這種所謂的裝甲列車實際可以理解成就是把海軍的軍艦從海上搬到陸地上來了，只是必須依託於鐵軌運行，野津道貫也可以想像得出，這樣的裝甲列車然是威力極大，怪不得海外華人的火炮射程會有那麼遠，而且也不由得概嘆，海外華人到是真聰明，居然想出這樣的辦法來，如果日軍有這種武器，前期與俄軍的作戰就要輕鬆許多，而現在恐怕早就將俄軍徹底擊敗，別說是瀋陽，只怕連黑龍江都拿下來了，那裡還會和俄軍糾結，更不會讓海外華人有機會出兵了。
好在是裝甲列車必須依託鐵軌才能運動，因此遼東地區除了遼河沿岸之外，裝甲列車就無能爲力了，但進入遼西作戰，必然會面對人民軍的裝甲列車，人民軍一共列裝了多少裝甲列車？而到底需要多少士兵才能擊敗一列裝甲列車呢？對此野津道貫的心裡可沒有底。
當然，除了裝甲列車之外，野津道貫還認爲上原勇作對遼西的作用估計過高，現在人民軍確實是把遼西作爲自己的後勤基地，但現在人民軍攻佔旅順已易如反掌，一但人民軍拿下旅順，就將在遼東地區獲得一個永久的後勤基地，遼西的作用必然會大大降低，而且人民軍攻克了沙嶺堡之後，可以立刻揮兵南下，攻取營口，這樣就可以獲得遼河入海口，既使是錦州失守，也完全可以確保在遼東的後勤補濟。
正因爲這個計劃的變數太多，風險太大，因此最終野津道貫還是決定，採用比較穩妥的戰術爲好，而且野津道貫認爲，既使是採用穩妥的戰術，至少也有6、7成把握，自然也沒必要冒險了。
於是就在第二天，日軍向人民軍的陣地發動了猛烈的進攻。