是夜，喜峰口长城线北风呼号，雪花纷飞，夜黑如墨。赵登禹亲率所部两团将士，一律轻装短扎，只带大刀、手榴弹，乘夜黑由喜峰口左翼潘家口向日军侧后迂回，由樵夫引导，择羊肠小路，披荆斩棘，踏冰雪急进。待到午夜，正万籁俱寂时，悄然摸进日军特种兵营地，大刀乱砍，手榴弹乱炸。关东军官兵在睡梦中骤遭袭击，折去百人，余皆从梦中惊醒，自被窝中钻出，赤身裸体，摸枪应战。
两军混战，正相持不下，右方呼喊声大作，却是第一一三旅旅长佟泽光、第一一一旅旅长王治邦各率所部，也挥大刀赶到。三支军合而为一，将日军困在垓心。混战一夜，将日军大炮、坦克炸毁无数。又放火烧营，焚毁粮秣。天明凯旋而归。清点损失，三支军团营连长折损十余名，士兵伤亡过百。
服部经遭此夜袭，知第二十九军锐气尚存，不次于上海第十九路军，喜峰口急切难占。只得约退军马，停止强攻，每日以炮火骚扰，在口外与守军对峙。军民闻报第二十九军大刀队夜袭敌营，大获全胜，喜峰口巍然屹立，皆欢欣鼓舞。各遣慰劳团到喜峰口慰劳守军将士。
宋哲元得报赵登禹、王治邦、佟泽光三将，乘雪统兵出关，间道夜袭日军营地成功，毁敌大炮、坦克若干，又杀伤敌军官兵若干。大喜，当时传令嘉奖。又嘱三将道：“日军遭夜袭，必恼羞成怒，夺关以资报复，须用心防备，也防敌偷袭。”