關於日軍戰俘的問題陳鋒其實向來是順其自然，採取的是不聞不問的做法，不管是各部隊將戰俘處決了還是留下了，陳鋒都不作迴應。殺了也就殺了，不殺那就留着，反正各地礦山林場都需要人手，像這次明確要求部隊不留戰俘還真不多。
日軍從通遼撤走不久，第八戰區特混1旅、2旅、3旅便趕到了通遼，得知日軍已經西撤了，部隊只留下一個團幫助城裡的老百姓滅火，其他人則是立即追擊。
6月9日，222師在付出了一定的傷亡之後終於將日軍第12師團第24旅團殲滅在了十三敖包，接着大軍南下迎戰日軍第八師團。另一路大軍也將阿魯旗的殘兵擊潰，並且佔領了阿魯旗，接着大軍繼續東進，向着日軍重兵駐守的開魯縣而來。
10日上午，第八戰區3個特混旅、3個步兵團、1個戰車旅外加1個工兵團、1個輜重團將開魯縣團團圍住，日軍第12師團師團部以及2個步兵聯隊、1個重炮聯隊以及1個憲兵大隊被圍困在了城內，同時被困在城裡的還有以德王和李守信爲首的僞蒙古軍高層以及2個僞軍團。
中國軍隊可不會給日軍突圍的機會，完成合圍後大軍立即攻城，試圖在最短的時間內將這個日軍精銳師團徹底殲滅。在巴林左旗方向，日軍第八師團主力近3萬人氣勢如虹，直撲巴林左旗這座小城。
陳鋒雖然看不上第12師團，但是對這個第八師團確實很忌憚。這個師團可與第12師團不一樣，全軍幾乎全都是百戰老兵。戰鬥力很強，在日軍那二十個常設師團裡面，也只有驕橫的第五師團能與之抗衡，即使是近衛第一師團也不一定能打得贏他們。
得知第十二師團危在旦夕之後，第八師團全體急行軍趕巴林左旗。既便是如此還是晚了，當他們趕到巴林左旗的時候，關東軍司令部來電說已經接到了鈴木少將的訣別電文，此時已經與鈴木所部失去了聯繫。司令部判斷鈴木所部恐怕是凶多吉少了。
但是第八師團的行軍路線不變，依然直撲巴林左旗，因爲這裡駐紮着支那數萬大軍，只有把這支支那大軍牽制住，第十二師團纔有突圍的可能。
10日下午，植田大將從關東軍航空部隊抽調了150架戰機前來增援開魯，並且命令開魯縣的日軍在航空部隊的開道下突圍。
然而。這個計劃很快就破產了，因爲第八戰區的兩個航空團也迅速抵達戰場，與日軍的航空部隊展開了一場激烈的空中博弈，此戰雙方各有損傷，陳鋒所部被擊落47架戰機，損失飛行員64人。日軍同樣損失不小。44架戰機被擊落，81名飛行員戰死，雙方勉強可以算是個平手。
戰至6月13日，開魯縣城的城防工事已經全部崩潰了，要不是這幾天日軍的飛行部隊不惜一切代價對開魯進行增援。恐怕現在陳鋒所部已經攻佔了這座小城。儘管如此，守城的日僞軍同樣損失慘重。兩個步兵聯隊已經傷亡過半了，炮兵聯隊也損失不小。爲了防止第12師團被圍殲，關東軍司令部立即抽調了2個師團一個旅團外加僞滿洲國的3萬多國防軍前往開魯增援。
但是如此龐大的一支援軍卻被特混4旅死死阻在雙遼城外，不得寸進，急的植田大將一夜之間頭髮白了大半。儘管如此，中國軍隊的陣地依然堅如磐石，日軍數萬大軍連番圍攻都不能使其後退半步。
而巴林左旗的日軍第八師團也陷入了苦戰，他們沒想到巴林左旗的中國軍隊竟然足足六萬餘人，三萬多日軍一開始還主動進攻，但是此時卻只能被動挨打，想撤都很困難，因爲他們所應對的是一支機械化程度極高的部隊，離開現在的陣地，恐怕大軍就會在路上被支那人全部幹掉。因此第八師團現在只能死撐了，撐到日軍援兵的到來。
6月15日，包圍圈裡的僞蒙古軍最先撐不住了，兩千多不甘心做炮灰的僞軍突然發生譁變，他們打開開魯縣西門，準備迎接第八戰區的部隊進城，雖然被日軍發現並且阻止了，但是兩千多僞軍卻順利撤出了開魯縣城，給日僞軍內部造成了極大的震動。
爲了防止類似的事情發生，日軍繳了剩下兩千多僞軍的武器，並且將僞蒙古軍一干高層給控制了。此時城內的日軍已經不足四千了，除掉上千傷兵以及幾百名看守僞軍的士兵，真正可戰之力不到兩千五百人，而城外的中國軍隊足足六萬餘人。
17日，第12師團師團部遭到北方空軍的轟炸，上村中將重傷，大量的日軍高級指揮官陣亡。至此，已經強撐了九天的日軍防線終於崩潰了。晚上，第八戰區的部隊在裝甲部隊的開道下進入開魯城，剩餘不到一千五百名日軍與大軍展開了慘烈的巷戰，直到第二天凌晨纔將城裡的殘敵肅清。
戰後統計，大軍從開魯城裡共擡出10478具日軍屍體，2123具僞軍屍體，戰場起義的僞軍有1897人。而開魯攻堅戰第八戰區也損失了將近四千人，其中陣亡人員超過了兩千，這兩千人主要是在昨晚的巷戰中犧牲的。
第12師團被圍殲，上村中將陣亡，這件事徹底震驚了關東軍高層，也震驚了蘇聯遠東紅軍。陳鋒所部展現出來的恐怖戰鬥力讓所有人震驚，這纔多長時間，一個完整的日軍加強師團以及配屬的四萬多僞軍就這樣被輕而易舉的消滅了，這如何讓他們這些人淡定呢。
第12師團被圍殲後，日軍很快就意識到第八師團此時的處境已經很不妙了，爲此植田大將致電雙遼前線的山田乙三中將，要求他不惜一切代價要突破雙遼前線的中國陣地，不然所有少將以上的軍官全部切腹以謝天皇陛下。
第12師團被圍殲的消息傳來，還有一個人也不淡定了，這個人正是日軍華北方面軍司令官彬山元。作爲一個合格的指揮官，彬山元敏銳地發覺一個致命的問題。隨着第12師團的覆滅，第八師團獨木難支，很快就會撤回去，到時候支那軍隊很快就會佔領東部草原。最後，支那人肯定會順勢南下，與小鳳凰山一線的支那軍隊一起夾擊熱河以及冀東地區的第14師團。
第14師團戰鬥力雖然不弱，又有混成第5旅團以及大量的皇協軍協助，但是也不見得就比第12師團強多少，在兩支甚至是更多的支那軍隊的圍攻下很可能會步了第12師團的後塵。危機感頗重的彬山元大將不敢怠慢，立即命令準備北上的第14師團停止行動，然後緊急收縮兵力，各地日僞軍嚴禁隨意主動出擊。
爲了以防萬一，彬山元命令第一軍立即停止進攻，部隊固守已得的地盤，消化佔領區。第32師團、混成第6旅團、第10旅團立即北上北平，偵察機頻頻出動，以防小鳳凰山一線的中國軍隊有所動作。
隨着關東軍司令部的強勢命令，這下山田乙三等人不淡定了，不擊潰前面的支那軍隊，他們這些人都得死。暴怒的山田乙三立即召開聯隊長以上的軍事會議，命令大軍連夜對城內的支那軍隊展開進攻，並且還組建了敢死隊。
在特混4旅的官兵們眼裡日軍簡直瘋了，像打不死的小強一樣衝向他們的陣地，打退一次馬上日軍又會組織起新的進攻，殺死一茬馬上就會有更多的日軍涌上來，就像蝗蟲一樣鋪天蓋地。
如此瘋狂的進攻一直持續到天亮，特混4旅的陣地前遍地都是日僞軍的屍體，堆的像山頭一樣，城外的土地都被鮮血染紅了，血水匯聚成的小溪流緩緩流向遠方。
日軍損失慘重，特混4旅也不好過，八千多官兵現在能動的不到四千了，剩下的四千人裡面還有一千多傷員，連旅長許大壯也身受重傷。更重要的是，雙遼城的城防工事已經全部被日軍猛烈地炮火摧毀了，外圍陣地也幾乎損失殆盡了，鑑於部隊傷亡慘重，特混4旅向總指揮部請求援兵。
李逸風沒想到日軍竟然會如此瘋狂，急忙命令特混4旅趕緊撤下來，同時派了一個航空團前往雙遼前線掩護許大壯所部撤退。
特混4旅撤的很突然也很急促，甚至於絕大多數犧牲的烈士遺體都沒有帶走，只在原地草草掩埋了。原本山田乙三還想命令部隊追擊，但是看看已經疲憊不堪的日軍以及天上不斷盤旋轟炸的中國戰機，山田乙三隻好作罷，放任特混4旅離開。
日軍第八師團也知道自己的處境有多危險了，看到對面支那軍隊不急不緩的進攻，冢田攻中將心急如焚。他可比沒怎麼打過仗的上村中將強多了，知道支那軍隊此時纏着他們就是爲了以後更好的消滅他們。
爲此第八師團師團部經過緊急協商之後，決定派一個步兵大隊以及一個僞軍步兵師留下斷後，師團部主力立即南下返回赤峰。
冢田攻壯士斷腕的決斷最終拯救了整個第八師團，儘管隨後趕到的部隊將留下斷後的日僞軍都消滅了，但是第八師團主力已經撤遠了，追之不及，令李逸風極爲憤怒。