1938年1月23號，日軍的增援部隊陸續抵達，得到了補充的日軍就不斷地用大炮猛烈的轟擊對面桂軍31軍的陣地。在炮火的掩護下，這些日軍冒著大雪強渡池河。桂軍第31軍的將士大多數都是來自南方計程車兵，非常不適應北方這種大雪天氣。但是，他們仍然在自己高漲的愛國抗日熱情的鼓舞下，英勇殺敵，擊退了日軍一次又一次瘋狂的進攻。從1月25號起，池河一線的戰事就日趨激烈了，2000多增援日軍在25號這一整天，就不停地向桂軍31軍駐守的梁家山一帶的陣地猛烈炮擊，同時還用機槍掩護他們的步兵在黃昏的時候，再次強行強渡池河。

而對面就是桂軍31軍809團的官兵駐守，看到日軍強渡池河以後就奮起還擊，把渡河的百餘名日軍悉數殲滅。到了26號下午兩點鐘左右，日軍再次對池河對岸的中國軍隊發起了猛攻，他們先是以十多架飛機對中國軍隊駐守的池河線狂轟濫炸，接著就是用重炮密集射擊。這一下就讓駐守在池河對面的桂軍31軍的陣地工事遭到了嚴重的破壞。

日軍一度攻入河西的中國軍隊的陣地，當時戰鬥最激烈的地方就是31軍84團的防區。84團面對著強大的日軍，雖然自己處於劣勢，但仍然是浴血奮戰，與渡過池河的日軍進行肉搏戰就達到十多次之多。84團的陣地也反覆多次易手，終於在第二天，在友軍809團的協助下收復了陣地。與此同時，在三河集到池河鎮一帶，戰事是越來越激烈。日軍由明光縣北上兵鋒直指蚌埠，他們希望在順利攻克蚌埠以後，強渡淮河。

幸虧李宗仁及早發現了日軍的戰略企圖，他緊急命令剛剛從淞滬戰場撤到浙江修整的由廖磊率領的第二十一集團軍迅速開赴蚌埠地區進行作戰。廖磊迅速集中優勢兵力主動出擊，一連打了三個勝仗，給迎面而來的日軍一個很大的下馬威，然後，他又將重兵佈防在蚌埠以北的張岱崮鎮，劉集，胡集一線迅速隱蔽。由於廣西來的桂軍士兵隱蔽做得非常好，所以日軍的偵察飛機根本看不到地面上有中國部隊的蹤跡，他們就報告了日軍的大本營。

日軍大本營就命令自己的地面部隊大膽地推進，很快，這些日軍就進入了由廖磊指揮的21集團軍為他們佈設下的一個大大的包圍圈。日軍進入了包圍圈以後，21軍計程車兵在廖磊一聲令下之後，從四面八方向日軍發起了總攻。日軍一下就被打蒙了，倉皇失措，強行組織起來的幾次進攻都被21軍給擊潰了，但是日軍憑藉著自己的火力比較強，彈藥充足，同時又有空中飛機的支援和地面重炮的轟擊，在付出了很大的損失以後，還是衝出了包圍圈，退回了出發地，就地停戰休整。

當然，桂軍21軍在這一次包圍日軍的行動當中，還是佔到了很大的便宜的。但是第405旅經過連日的苦戰，這會兒已經是彈藥匱乏，疲憊至極了，而且傷亡非常大。再打下去，很可能就全軍覆沒在這裡。所以他們在不得已的情況下，就由梁家山巷五里墩方向進行撤退。這時候，日軍渡過池河的兵力大概已經有一千多人了。這些日軍繼續向中國軍隊駐守的五里墩方向發動了猛攻。下午五點，在大王山東北方向，又有日軍大概六百多人向中國軍隊的右翼迂迴包抄，而且在京浦路以北也出現了一千多名日軍向中國軍隊的左翼運動。這樣左右兩路的日軍形成了一個鉗形攻勢，企圖包圍駐紮在屋裡蹲陣地的中國部隊。

守衛在五里墩陣地上的將士處在一種內無糧草彈藥，外無軍隊救援的情況下，他們仍然透過肉搏戰，幾次阻止了日軍前進的勢頭。一直堅持到了黃昏。這些英勇的中國士兵才利用黑夜的掩護，擺脫了日軍的包圍，逐次向燃燈寺，謝家後山砍山寺，嶗山小溪河和武裝沿線的陣地進行轉移。這一天，在池河鎮方向的日軍已經增加到了三千多人。同時，這些日軍在十多架飛機和十多輛坦克的掩護下，又對當面的中國軍隊發動了攻擊。

31軍412旅的官兵在處於劣勢的情況下，還是跟日軍血戰了半日，但是終因傷亡巨大，在彈藥即將用盡之前，向池河鎮西苑的既設陣地進行轉移。中國軍隊的131師奉命進行埋伏，要堅決阻擊日軍。131師在接到了命令以後迅速抵達指定位置，以十倍於日軍的傷亡，在這一帶堅持了兩天之久，確保了其他部隊安全向西撤退。

在歷時七個晝夜的吃喝之戰當中，儘管咱們投入作戰的中國軍隊士氣高昂，但是因為裝備不如日軍火力不如日軍訓練也不如日軍，在浴血作戰之後普遍傷亡過半。為了儲存實力，以待再戰，所以全部撤出了自己堅守的陣地。

至此，池河阻擊戰也就宣告結束了。儘管中國軍隊撤出了自己堅守的陣地，但是在池河阻擊戰當中，中國軍隊還是取得了不小的戰果。在池河鎮方向，中國軍隊殲滅日軍三百多人，在桑德吉馬家港兩處殲滅日軍兩千多人，在明光方向殲滅日軍大概一千多人。