罗大山经过一番深思熟虑后，同意了罗广文的请求。于是，罗广文立刻整顿部队，将损失惨重的七团留下坚守朔县，主力兵分两路，八团攻打平鲁、九团进攻右玉。

驻守平鲁的日军仅有一个守备大队，兵力800人左右。除此之外，城内还有一个伪军步兵团，兵力1000人。

八团凭借着强大的火力，很快便占领了平鲁县城外围阵地。日伪军死伤惨重，被迫缩回城内固守。但是由于在撤退时，日军逼迫伪军殿后，致使伪军军心浮动，对日军心生不满。

18日夜，八团以声东击西之计佯攻南门，实则悄悄迂回至北门偷袭，成功夺下北门。

见北门失守，平鲁伪军立刻反正，并与日军爆发火拼。

双方激战一夜，日军损失大半，仅剩不到百余人狼狈逃往大同。至此，平鲁光复。

19日凌晨三点，九团经过近40小时的长途奔袭，悄然抵达右玉西门。

凌晨四点，九团派出敢死队，趁着日伪军熟睡，悄无声息地摸到城门下，利用炸药包将城门成功炸开。

随后，九团立刻发起猛攻，一举攻入右玉城内。

惊醒的日伪军立刻组织兵力从城内反击，结果与九团迎面相撞，双方立时爆发血战。

街道巷战之中，九团凭借着铁拳反坦克火箭筒和枪榴弹开路，打得日伪军节节败退，遗尸累累。日军的机枪火力点基本上开火的瞬间就被火箭筒锁定，随后在火箭弹的爆炸中灰飞烟灭。

激战至中午时分，日伪军损失大半，被彻底赶出县城，狼狈向东逃窜，右玉光复。

与此同时，在绥中，李继贤来到预二师，跟随预二师再次向绥中反攻。

6月18日夜，预二师成功收复归绥，歼灭守城日伪军大部。

收复归绥之后，预二师留下一个营防守归绥，主力大举东进，在旗下营一带设立防御阵地，迎战从大同赶来的第35师团。

第35师团在大同补充物资后，立刻乘火车北上，结果沿途铁路遭到中国空军轰炸而中断，在集宁以西地区被迫下车步行。

19日，日军先头部队抵达旗下营。

李继贤、刘小伟主动出击，成功打了日军一个伏击，歼敌300人。

20日，第35师团主力抵达，随即便向预二师发起猛攻。双方激战一天，不分胜负。

21日凌晨，由于包头被中国军队收复，驻蒙军司令部下令第35师团停止西进，向集宁转进。

6月24日，李宏和马总司令下令各自部队全面扫荡绥西、绥中各地，摧毁日伪军据点，成功收复各县。

至此，这场大战终于落下了帷幕。