孙卫国是打算打代县日军机动部队，从而调动五台县北部日军109师团和26师团部队，从而将这两个师团分开，创造出战机。
但受邀来到华北方面军司令部协助指挥作战的石原莞尔是一眼便看穿了孙卫国计划，寺内寿一石原莞尔建议下，并没有让109师团与26师团部队回援代县，而是继续让他们对虎头山和四岭山展开猛攻。
根据目前各部情况，孙卫国重新调整了部署，他准备集中优势兵力，先打掉代县日军机动部队。
九月二十二日下午四点半，荣誉第四团抽调装甲第一营，重炮营，机械化炮兵营，荣誉第五团抽调骑炮营，机枪连，359旅抽调718团部队，开始对代县县城展开猛攻，此次作战，他们目标是要将代县县城日军部队全部歼灭！
日军部队在代县县城有三百多骑兵，二十多辆装甲车以及坦克，但是很显然，除了坦克和装甲车外，骑兵部队来防御县城，明显是不合适的，可这三百多骑兵部队却是目前守备县城的最主要兵力，除此之外，代县县城是没有任何鬼子兵了。
日军航空兵倒是为代县机动部队提供了很好的空中掩护，四架轰炸机不断出现在代县上空，当轰炸机发现八路军部队后，这四架轰炸机立即开始进行轰炸，不过日军轰炸给八路军带来打击很有限。
为了防止日军空中轰炸，各部已经得到了明确指示，他们在进攻时候都会分散行动，而随着各部对代县县城展开攻击后，日军轰炸机更是起不到任何作用了，如果他们继续进行轰炸，那么县城里面的鬼子兵都会受到打击。
装甲第一营的五辆八九式坦克在重炮营协助写轰开了代县城门，五辆坦克迅速开入到县城内，718团的一个营数百名官兵紧紧跟随在坦克后面行进，在战斗半个小时后，各部轻松进入到了县城内，他们开始与驻守在县城里面的鬼子兵展开了激烈战斗。
但日军是处于明显劣势的，他们只能够依靠坦克和装甲车隐蔽起来，给步兵带来一些伤亡。
随着一门门火炮开始被直接被运输到县城内，鬼子兵的坦克和装甲车开始成为了火炮打击重点。
下午六点半，代县日军机动部队三百多骑兵被歼灭了两百多，二十多辆坦克和装甲车剩余不足七辆。
日军第一师团骑兵联队大佐联队长松本仓臧在转移时候被重炮营105mm加农炮炮弹击中，松本仓臧是连一具完整尸体都没有留下来。
晚上七点半，荣誉第四团，荣誉第五团，120师359旅部队攻占代县，全歼代县日军机动部队，至此日军抽调参战各个师团骑兵以及装甲兵组建的机动部队被彻底全歼，而代县也落入到了八路军部队手上。
日军机动部队被全歼，这就意味着日军失去一支能够快速机动部队，而120师和晋察冀军区部队自然是可以对日军补给线进行打击。