交火僅兩個小時左右，我軍即打退敵人多次衝鋒。近中午十二時，在一、二連接合部，又與敵人展開激烈的爭奪戰。從無極、安平、饒陽等地趕來增援的敵人，氣勢洶洶地叫著蜂擁而上。我們的戰士則嚴格遵守三不打的命令，即敵人不到五十米以內不打，不是成群敵人不打手榴彈，不發動集團衝鋒不用機槍打。沉著應戰，充分發揮近戰的威力。到下午兩點，已打死打傷敵人八百餘名。
下午三點多鐘，敵人將進攻的重點轉移到南宋莊。我軍頑強抗擊，打退敵人多次進攻。但因兵力較弱，敵人攻進南宋莊，我晉深極大隊向南突圍出去，警備旅所屬部隊退至北宋莊。於是敵人對北宋莊的包圍圈逐漸縮小起來。
戰鬥進行了九個小時，北宋莊村邊的工事在敵人炮火轟擊下，大部分被擊壞，不少戰士是幾次從被埋的土裡爬出來又繼續戰鬥。敵人的援兵還在不斷地從四面八方車運到宋莊，兵力已有兩千五百多人，使用的各種口徑的炮就有數十門，擲彈筒幾十個，輕重機槍百餘挺，還有瓦斯筒等。敵人想憑借南宋莊一舉攻克北宋莊。
下午七時左右，敵人發起最猛烈的進攻。槍炮同時射擊，九十發各種炮彈同時炸響。北宋莊村裡、村邊硝煙瀰漫，彈片橫飛，磚頭瓦片騰空而起。我軍指揮所也隨之頻頻顫動，情況嚴重。因為炎熱和乾渴，許多人嘴唇都裂了一道道血口。許多群眾冒著敵人的炮火，給隱蔽部的傷員端水送飯。
在戰鬥最激烈的時候，縣、區武裝和民兵，尤其是女民兵更不示弱，從始至終同主力部隊並肩作戰。
天快黑了，各連陣地幾次三番爭奪。疲憊乾渴的敵人幾次到井邊推水車，都被打退，水沒喝上，還白搭上十幾條性命。多次爬上牆頭的敵人，都被我戰士刺刀捅了下去。為了在天黑前有所建樹，敵人還在從各處調兵。深澤據點的敵人幾乎傾巢出動。但銳氣已大減，一個小隊長看到傷亡慘重的情況，失去了再次衝鋒的信心和勇氣，遲疑不前，以致被他的上級槍斃。其餘的也都是在指揮刀的威逼下向前衝，但一到長官看不到的地方，就把子彈埋在土裡往回跑。還有的在下級軍官的默許下，乾脆把子彈埋在道溝裡，以免再次衝鋒。
至天黑前，我軍共打退敵人近四十次進攻。
晚上八點，左葉和賀明召集各級指揮員、政治工作人員及縣區領導，討論佈置突圍。突圍的時間定在零點四十分。突圍後，以兩個「起花」為號，第一個集合點為西內堡，第二個集合點為東內堡，最後會合到定縣的趙莊。將傷員抬進地道裡，留下醫護人員及藥品和足夠的給養，封閉地道口，做為偽裝。
敵人還在盲目打炮，並圍著村子點起篝火。零點四十分，我部隊、區縣武裝、民兵群眾從村東北角的牆缺口向西北方向突圍。當我大部分人馬已經突圍出去，這時敵人才發覺。我到達東內堡的部隊，按預定信號，點燃起了「起花」。不久，最後突出包圍圈的部隊，也點燃起了報信的「起花」。
敵人以為夜間突圍的不過是八路軍的小股部隊，主力仍被包圍在村中。六月十日天一亮，敵人對宋莊又發動了進攻，按正規戰法，先做火力準備，經過長時間炮擊後，統一指揮，舉行大規模集團衝鋒。從保定增援來的八百多名敵人也趕到參戰。敵人從四面八方向村裡進攻，主力則從村東向西夾攻。打到十一點，才發現是自己打自己，村子是空的。於是敵人氣急敗壞，放火燒了村中的房子。最後拉著一車車屍體走了。
宋莊戰鬥打死打傷日偽軍一千二百餘人，其中打死日軍六百多人，傷三百餘人，打死打傷偽軍二百餘人。這次戰鬥，我陣亡三十二人，傷四十一人。我在戰鬥中，共消耗手榴彈二千一百三十餘顆，步槍子彈僅千餘發。這主要是因為以手榴彈與刺刀打近戰，子彈消耗較少。
宋莊戰鬥後不久，敵人召開了阪本旅團長及陣亡將士追悼會，會上宣佈，日軍傷亡九百六十人，並說殲滅冀中主力兵團三千人——這真是彌天大謊。
宋莊戰鬥，對附近敵人是一個沉重打擊。馬堡日軍一個中隊長，曾帶著他的部隊參加攻打宋莊，回去時，一個中隊只剩下二十八人，他自己由於精神上的恐懼而自殺，有七個士兵在向東方膜拜後自殺。定縣子位炮樓日軍的一個小隊參加了宋莊包圍戰，回去的幾個士兵竟互相埋怨而火拚。據說，還有一部分從南洋戰場調回來不久的日軍，參加了這次戰鬥後歎氣說：從來沒有打過這樣苦的仗，一個村莊的爭奪戰，「皇軍」竟損失了這麼多人，真不值得。
十一日，二十二團到達北冶莊頭，一部分人回宋莊挖開地道口將傷員、醫護人員接出來，並找到在突圍時倉促掩埋的連長吳浚池等人的遺體，重新安葬。
宋莊戰鬥的影響極為深遠。那一次修築防禦工事，創造了新的經驗，把散兵孔挖在牆下面，牆內外各一半，牆裡的半邊孔用磚壘邊，蓋板覆土。敵人炮擊時，戰士們就到散兵孔的牆內一側躲避；敵人衝鋒時，他們就到散兵孔的牆外一側阻擊。程子華同志常常說起，解放戰爭中，他指揮著名的塔山阻擊戰時，就運用了二十二團在宋莊構築工事和作戰的經驗。蔣介石先後調了十多個師增援錦州，甚至將以拚搏著稱的廣東軍隊九十五師調來，但是傷亡慘重，始終沒有越過塔山一步，保證了東北野戰軍主力攻克了錦州。