這時，21團的幾個戰士在火力掩護下，也用木梯在護城河上搭成了便橋，并沖到圍牆下，迅速挖了一個2米多寬的牆洞，把裝滿炸藥的推車推到牆洞裡，拉響導火索。
“轟”的一聲巨響，圍牆被炸開一個大缺口。
趁敵人驚慌失措之際，21團沖鋒部隊沿着突破口也沖入莊内，和16團一起，與敵展開了激烈的巷戰。
在袁莊東、西門擔任佯攻的騎兵團見此情景，也擺出真進攻的架勢，吹響沖鋒号，子彈像雨點般朝圍牆上的敵人射去。
袁莊四面八方的槍聲、手榴彈聲響成一片，打得僞軍不知八路軍來了多少部隊，很快就退縮到莊内一個三層樓的師部裡和一個兩層樓的旅部裡。
守在2公裡外大範莊裡的杜淑，聞聽戰報，忙集中大範莊附近全部僞軍，親自指揮向袁莊增援。
八路軍打援部隊馬上投入戰鬥，莊内的戰士也改變策略，以少數兵力封鎖袁莊内突圍的僞軍，集中大部兵力向其援兵反擊。
19日10時左右，袁莊内外的八路軍與僞軍展開了激烈的肉搏戰，善于打硬仗的八路軍英勇無比，氣勢奪人，先後擊退了敵援兵7次沖鋒。
敵多次進攻未能奏效，銳氣已減。
八路軍抓住時機開始猛烈反擊，增援的僞軍潰敗而逃。
八路軍騎兵團一部又在後面追殺一陣，增援的僞軍逃到大範莊再也不敢出來了。
此時，袁莊内被圍僞軍在絕望中已大部投降。
趙承金要求集中兵力殲滅最後2個大樓裡的殘餘僞軍。
在八路軍猛烈的打擊下，樓内的僞軍已軍心渙散，混亂一片。
僞師長李旭東槍斃了2個僞軍，也穩不住軍心。
總攻時間一到，隻聽幾聲巨響，八路軍戰士用迫擊炮轟擊、炸藥爆破，将樓牆炸開幾處。
守樓僞軍紛紛舉手繳槍。
李旭東趁着混亂，越過圍牆，涉水而逃。
袁莊戰鬥于19日下午3時結束，僞軍2200餘人被殲滅。
4分區趁熱打鐵，在當天晚上又向僞軍軍部駐地大範莊發動攻擊。
敗将杜淑及殘餘僞軍形同驚弓之鳥，聞風喪膽，未開幾槍即向衛河以西狼狽逃竄。
（趙承金：《憶衛南戰役》）
整個衛南戰役，八路軍共殲滅僞軍5600餘人，收複和開辟了衛河以南地區。