战斗进行约两个小时，坚守在山顶的清军指挥官发现共和军只有轻机枪和步枪，就对身边的士兵说：“和我军交战的唐军没有炮，肯定是唐军的小股部队，我们马上冲下去，把他们杀得片甲不留。”清军的士兵纷纷响应，于是清军在军官带领下发起冲锋，共和军发现清军终于冲锋了，立即用重机枪、迫击炮射击，清军被炸得人仰马翻，共和军趁机发动冲锋，占据了雪花山。

占领雪花山之后，共和军的炮兵立即在山上架起大炮，向娘子关东门及附近的城墙开炮射击，炮击结束后，战士们如同下山猛虎一样，冲下雪花山，架起云梯开始攀爬城墙，清军在军官指挥下坚守在城墙上有的用机枪扫射，有的用步枪射击，有的投掷手榴弹，不让共和军登上城墙。在战斗中共和军的一架云梯被断了，上面的五个战士全都掉了下来，壮烈牺牲。战斗一直持续到当天夜里，共和军仍未取得较大进展，负责前线指挥的团长见状下令组成敢死队，携带两个炸药包，炸开娘子关东门。

听到组建敢死队的命令，士兵们纷纷响应，很快就组成了二十二人的敢死队，带队的是一个名叫李超的副营长。只见他拿起一挺轻机枪，一边扫射一边往前冲。团长下令：“加强火力，把敌人的注意力吸引过来，掩护敢死队！”随后他又对号兵说：“吹冲锋号，给敢死队加油鼓劲！”敢死队冲出一段距离之后，敌人就发现了他们，李超喊道：“快卧倒，匍匐前进！”但还是有几个战士被敌人的子弹打中了。李超对身边的一个排长说道：“如果我战死了，敢死队就由你来指挥，一定要完成任务！”为了躲避敌人的攻击，敢死队员只能匍匐前进或滚进，费了九牛二虎之力，才运动到城门附近，引燃了两个炸药包的之后，迅速滚到一旁。这时轻机枪已经没有子弹了，李超就把它丢在一旁，从一个清军的尸体旁边捡起一支步枪，把尸体上的子弹也都装到身上。这时炸药包爆炸了，两声巨响之后，娘子关东门轰然倒塌，城门倒塌后，敢死队员们立即向城内冲去。到第二天上午，共和军完全控制了娘子关。战斗结束后，黄玉民给唐峰和刘永华发电报，汇报状况，大约半个小时后，黄玉民收到了唐峰和刘永华的回电，唐峰在电报里表扬了第九军的官兵一番，刘永华的回电则是命令他们在娘子关休整一天之后，立即向忻口敌军的侧翼发动进攻，配合第八军攻陷忻口，直扑太原。

给黄玉民发完电报之后，刘永华召集军官们开会，在会议上他对军官们说：“同志们，刚刚我收到了第九军黄军长的电报，他们已经攻占了娘子关，我军已经对据守忻口的敌军形成了两面夹击之势，战场形势对我军极为有利，我们一定要抓住机会攻占忻口，进而占领太原。”现在我命令，各部立即回去准备，两天之后，对敌人的核心阵地，发动总攻。，