经过第一次忻口会战洗礼，同时在此进行了强化训练的61军、19军，在固定工事中，面对日军的进攻显得从容了很多，前线日军的坦克因为阵地前隐蔽的反坦克壕沟的限制，陷入几辆坦克后，其余的再不敢继续越过战线，山上又爬不上去，只能在步兵后面，作为前线火炮平台来支援步兵进攻，但是停止下来的坦克就是活靶子，没打几炮就被布置在反斜面上的守军炮兵给炸毁几辆后，剩余的赶紧仓皇后退。
坦克进攻受阻，日军又集中重炮轰炸前线，不过前线的工事都进行过加固，可抵御一百毫米左右的炮弹的轰炸，但是扛不住150毫米的炮弹和航空炸弹的直接轰炸，不过日军的重炮和飞机的精度毕竟有限，被直接击中的工事毕竟是少数。
守军官兵们只能在炮火中坚持战斗，减员特别快，一个建制的部队在阵地上根本坚持不了多久。为了保持前线火力密度，只能增援部队一支接着一支补充到最前线。
但是毕竟属于有掩护的防守，进攻的日军的损失更大，守军的损失倒是要比进攻的日军相对还小一些。
对于进攻的日军而言，中央阵地的守军在阵地上安排的非常严密，阵地设置了多道纵深防线和补给交通线，日军经过一整天的进攻，完全没有找到漏洞。
从第四天开始，不光第五师团，二十六师团和一零八师团也各派了一个旅团加强进来。共同对中央阵地进行进攻，在这一天日军的攻击进入了高潮，天上始终有上百架飞机对忻口阵地进行侦查和狂轰乱炸，日军的进攻陷入疯狂，开始不计损失的进攻，尤其是第五师团，板垣征四郎给前线的部队下了死命令，甚至他亲自到了前线督战，这一战关乎他的荣誉，甚至生死，他再输不起。
到了这个阶段，正面战场上已经没有了花巧和战术，就是看谁更能牺牲，谁的耐力更强。
战斗从白天打到入夜都没有停止，尤其进入夜晚之后，日军更加疯狂，趁着夜色，疯狂进攻的日军好几次冲进正面工事之中，不过随后就被晋绥军的敢死队给顶了出来。
晋绥军的敢死队都是清一色冲锋枪，在封闭环境中，日军的栓动步枪完全无法抵挡，日军的单兵素质虽高，但是在这种消耗战中，根本无法施展就被击毙。
很多进入守军阵地后，面临绝望的日军，拉开手雷后冲向晋绥军援军，用同归于尽的战术来给日军争取一丝胜利的机会。
此时35军的支援部队，也随时在后面的待命，一支接着一支的上，此时南怀化阵地内外的已经铺满了日军和守军的尸体。
激战至半夜，日军还是无法完全占领阵地，进入的日军被晋绥军大多消灭在了工事里，战斗才宣告停止。
第五日，日军不再在南怀化中央阵地上纠缠，开始向西线和东线迂回。