掌骨峰的战事持续了3多月，俄军虽一再受挫，却丝毫没有退意，一切迹象表明，继续防御无法遏止俄军的疯狂意图，连续的胜利使中国军队士气高涨，该大反攻了。中国军队总参谋部决定总攻时间为8日（星期天），因为按照惯例，俄军前沿部队的军官有半数要轮流到乌拉尔去休假。进攻的命令2o日凌晨245传达到一线连队，对面俄军阵地一片沉寂，中国军队反攻做到了最大的突然性。
总攻第二天，中国军队两翼包抄的装甲部队顺利会师，完成了对俄军的分割包围。同时，强大的炮火和密集的轰炸将俄军所有前沿炮兵阵地、观测所、通讯站完全摧毁。第2o3兵旅突袭敌后，成功地切断了俄军的补给线，俄军已成瓮中之鳖。
不肯认输，怎么也不愿相信堂堂的“大俄罗斯皇军”令部队立刻反击，不能坐以待毙。（从总体上说，俄罗斯军队的作风二战时期应该算顽强的。在俄罗斯宣布投降前，几乎没有成建制缴枪的部队，这是俄军惟一可以标榜的一点资本。
）
824凌晨，反攻部队纷纷从坍塌的工事中爬了出来，等俄军完全脱离了阵地之后，中国军队的炮火铺天盖地般打了过去，无处躲藏的俄军伤亡惨重。一天的反击中，俄军仅仅前进了不足两公里，但伤亡却是可怕的。有些地方尸体多得摞在了一起，让人无处下脚。俄罗斯战史记载：左翼进攻部队只剩下7名军官和87名士兵，空军大队长右腿被打断，险些让人踩死；右翼进攻部队中了中国军队埋伏，罗迪格尔上校率队冲锋被打成了“筛子”。近卫军的疯狂反击失败后，防线全线崩溃，中国军队追击到铁木岭一线停了下来，歼灭近卫军主力目的已基本达到，赵刚并不想过于打击这头大熊，他更多的目的在于向俄国人显示力量，。
掌骨峰前线的俄军最后仅剩4oo人，整建制跑出来的只有骑兵联队百十人。近卫军司令官植田谦吉辞职，前线总指挥巴勃罗夫斯基中弹身亡。整个掌骨峰战争期间俄军损失了近5oooo，步兵第23整编师、第7编师、和第1坦克整编师几乎损失殆尽，11个特种兵联队彻底丧失了战斗力。高级军官的伤亡也是空前的，俄罗斯报纸哀叹：“大量高级军官如此集中的伤亡是二战以来从未有过的”。
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