冀東獨立旅一路打過來，收復的都是小縣城，里面的日偽軍守軍都不多。打得並不解氣。
高旅長向五旅長強烈建議衡水戰役由他們冀東獨立旅擔任主攻。
五旅長同意由冀東獨立旅擔任主攻，但要分兵防守保定方向日軍的援軍。
他們五旅負責阻擊石家莊日軍援軍和阻擊冀州附近的日軍36師團一部主力。
經過對衡水日偽軍兵力部署的分析，五旅長決定利用他們的兵力優勢，對衡水市的四個城門同時發起進攻。
其中西，南，北門是佯攻，東門是主攻。時間定在明天早上上午八點鐘。要求速戰速決，在日軍援兵到來之前解決戰斗。
接到作戰任務，高旅長留下一團呈作戰態勢駐守衡水市北面，準備阻擋保定方向的日軍援軍。
二團埋伏在衡水東面，準備主攻。三團三個營負責衡水的西面，南面和北面的佯攻。
晚上，冀東獨立旅和五旅各支部隊陸續向五旅長報告︰部隊已經到達指定地點，隱秘待命。
次日早上八點，衡水市的南門，西門，北門城牆同時遭到冀東獨立旅的炮擊。
城內日軍遭到多路中國軍隊突襲，一邊慌忙將部隊都派去抵抗，一邊求援。
正在掃蕩八路軍太行軍區的日軍第36師團主力不得不調頭增援。
多田駿司令官從各種跡象判斷此次出擊日軍36師團的是魔鬼部隊。只得命令石家莊，保定的守軍出動。以期消滅魔鬼部隊一部，為即將開始的唐山根據地大掃蕩打下基礎。
八路軍太行軍區的指戰員早已經接到彭總的指示，附近的部隊都主動出擊，牽制日軍的進攻。
日軍36師團222聯隊第1大隊和223聯隊第9大隊隨即放棄搜剿八路軍129師385旅和386旅，轉而進攻風頭正茂的魔鬼部隊。
然而撤退的日軍第36師團第1大隊和第9大隊不時遭到129師385旅的偷襲和386旅的追擊，前進速度緩慢。
當舞�豱iν懦ガ 6師團進攻現身的八路軍385旅和386旅主力時，八路軍385旅和386旅主力又如同退潮的海水，消失得無影無蹤。
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日軍36師團223聯隊第3大隊在回援衡水市時又遭到115師八路軍344旅的不斷襲擾。也是前進速度極為緩慢。
石家莊日軍的援軍經過辛集縣時，遭到八路軍太行軍區晉豫支隊的阻擊。
後來在火炮的猛烈轟炸和坦克配合下終于突破了晉豫支隊的阻擊。但是在行進到趙縣一段狹窄道路時，坦克被五旅的火箭兵擊毀。部隊也遭到了五旅一團一營的頑強阻擊，部隊一時無法向衡水增援。
保定日軍在行進到深州市馬欄井一帶時，遭到早已經埋伏于此的冀東獨立旅一團的猛烈襲擊。
保定方向的日軍出動了航空兵，對冀東獨立旅的一團猛烈轟炸。但是很快遭到一軍飛機的驅逐攻擊，敗退了回去。
保定的日軍援軍也遭到了一軍飛機的猛烈轟炸。
保定的日軍援軍在一軍飛機的空中轟炸，掃射和冀東獨立旅一團的猛烈進攻上傷亡慘重，退回保定，增援失敗。
一軍的轟一轟炸機和華夏二戰斗機隨後對石家莊日軍援軍，日軍第36師團第一大隊第三大隊和第九大隊進行了猛烈轟炸。令這些回援的日軍部隊自顧不暇，根本沒有辦法增援衡水的日軍守軍。
而這時衡水日軍兵力都布置在西面，北面和南面阻擊冀東獨立旅的進攻。衡水東面僅留下戴玉波的保安隊防守。
土匪出身的保安隊在冀東獨立旅二團的炮火猛烈轟擊下抱頭鼠竄。
二團很快攻入衡水東門，並開始向縱深挺進。
很快，衡水市北門和南門的日軍守軍在城外部隊與城內二團的兩面夾擊下敗退了下來，邊阻擊邊向西門撤退。
西門的冀東獨立旅佯裝不敵後撤，放開一段口子。在衡水市的日軍守軍撤出衡水城後，突然與沖出城的二團對其包抄。
逃出衡水城的日軍守軍沒有城牆的堅固防線掩護，遭到冀東獨立旅二團和三團一個營的猛烈攻擊，其中，悉數被殲滅在衡水城西門外。
一個多小時後，衡水城的日偽軍殘敵被二團全部清掃干淨，衡水市被收復。
至此，日軍的三面援軍還沒能到達衡水城下。
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