王震见敌人已成瓮中之鳖，随即命令部队发起冲锋。八路军勇士们个个如猛虎下山，奋不顾身地扑向敌人。日军见势不妙，企图依托汽车作掩护进行火力阻拦。动作稍慢的敌人来不及从汽车底下爬出就被当场击毙；动作快一点的敌人慌忙从车底下钻出，连刺刀也来不及上，端着个秃枪就来招架八路军战士的白刃搏斗。八路军官兵越战越勇，一位八路军战士一连刺死了好几个日军士兵，刺刀都刺弯了，仍然继续顽强战斗。一位八路军大个子新兵机灵地在枪膛里顶上一颗子弹，刚好两个日军同时向他扑来，他摆出刺杀的架势，待敌人靠近时，突然扣动扳机，先将右边的一个敌人击毙，乘左边的另一个敌人惊恐之际，又迅速将其刺死。这场惊心动魄的白刃战进行了半个多小时，日军大部被歼，剩余的小股残敌护卫着受伤的常冈宽治，窜至西北侧一小高地，倚仗优势装备负隅顽抗。11时许，广灵方向日军得知常冈宽治一行被围，在1架飞机的协助下，分乘10余辆汽车急匆匆赶来驰援。王震早已布下天罗地网，日军车队驶入八路军预伏阵地后，突然遭到密集火力的有力阻击，头三辆汽车顿时起火，车上日军大部被毙伤。日军凭借其优势兵力和精良装备，向八路军伏击部队轮番冲击。八路军战士不畏强敌，依托有利地形，居高临下，顽强地扼守公路，使日军援军始终无法前进半步。中午时分，王震获悉多路日军向邵家庄地区集结，遂命令部队主动撤出阵地。
邵家庄伏击战，八路军共毙、伤日军500余人，击伤日军指挥官常冈宽治少将，炸毁汽车10余辆，缴获大批各种武器。据俘获的汉奸供认，其中的一架望远镜为常冈宽治指挥官所用之物。以后，这架望远镜又经历了抗战胜利和全国解放战争的炮火洗礼，一直由王震将军随身携带着。1959年，他把这架望远镜捐赠给军事博物馆，陈列在《抗日战争馆》的一个玻璃展柜中。