10 月 12 日拂晓，日军在飞机掩护下，开始进攻雪花山阵地。只要控制雪花山，就可以扼守公路，山下敌人很难通过。但是雪花山四面全是缓坡，登山难度并不大，这对于守军非常不利。日军在飞机掩护下反复冲锋，却始终被守军阻挡，鏖战一天，未能夺下一寸阵地。但在 12 日黄昏 7 时左右，日军一部却突破了 49 旅刘家沟阵地，迫使 49 旅向旧关方向撤退。13 日，得到增援的日军再次猛扑雪花山阵地，遭到守军英勇抵抗，再次铩羽而归。战至夜晚时分，第 17 师主动出击，向长生口方向日军反击，收复刘家沟、长生口和井陉南关车站。
然而就在 17 师反击顺利之际，守卫雪花山阵地的 102 团团长张世俊在敌人强势猛攻之下，违反命令，放弃阵地后撤。赵寿山得知后怒不可遏，当即处死张世俊，以立军威。随后赵寿山率部反攻，意图夺回雪花山阵地，但在日军强大火力之下，反攻最终失败。于是 17 师被迫退到乏驴岭一带重新布防。至此，雪花山失守，日军以一部兵力据守雪花山，大部兵力紧随 17 师，直扑乏驴岭。
13 日，日军第 77 联队主力向旧关猛扑过来。旧关是 17 师和第 3 军的结合部，兵力薄弱，是娘子关防线上的一处破绽。
27 路军军长冯钦哉判断出日军进攻方向，派工兵营和特务 4 连前往旧关，迎战西进日军。
日军炮兵千余人、伪满军百余人向旧关守军发起猛攻。一时间，旧关炮声隆隆，飞沙走石，地动山摇。由于守军仓促迎战，局势瞬间岌岌可危，战至 13 日下午 2 点，旧关失守。
旧关的失守对于娘子关一线中国军队打击十分巨大。从地理位置上看，旧关位于娘子关以南，是娘子关的右门户，其重要性不言而喻。旧关失守，相当于截断了娘子关的后路，娘子关也就无险可守。
但此时旧关周围，中国军队仍然占据优势，完全可以趁日军立足未稳，调集重兵反攻夺回。碰巧此时奉命前来增援的孙连仲第 26 路军抵达娘子关，其部 27 师被作为主力反攻旧关。
27 师以一部兵力进攻旧关，一部兵力向旧关以南新关阵地推进。同时，12 师 35 旅以及补充团赶到战场