江都城下的决战，是穷尽方咸五和李士锐两人的智慧给上原勇作挖的一个大陷阱，此时此刻，即便是上原勇作发现自己上当了，也已经逃不出这个陷阱了，他们这才发现自己被包围在了江都城下。战斗进行五天之后，日军由一万一千人减员到了六千七百人，阵亡五千三百人。江都城下的战斗不能用激烈来形容，已经可以说是炼狱之战。
江北军与日军在江都城下反复争夺，方咸五很巧妙地用计将上原勇作的军队拖在江都城下，消耗着对方的弹药与精力，他设置的防线，让日本人总觉得一口气就能打下来，却总是刚刚把脚步踏到江北军阵地上，便被人打回去。中国人的阵地就像是驴子前面被钓着的萝卜一样，每次都是只差了一口气就能吃掉。所以日本人走也不是，留也不是，上原勇作记得差点得了脑淤血，却也对面前中国守军的阵地无能为力。
30日晚间，方咸五和李士锐判断，日军已经成为了强弩之末，现在可以发起总攻了，于是一方面向军部报告，一方面着手准备对日军发起猛攻，以四个师八万的兵力，对日本6000到7000的疲惫军队发起全线反攻。
遵照方咸五的命令，各参战部队立即向日军发起进攻，第一师由董庄、季庄和管桥一代进攻，第五师由焦庄、孔庄、樊庄、谈家庄一代进攻，第八师由曹家庄、陈家庄、蒋庄、大蒋庄一代发起进攻，第九师由黄家庄、毛家庄、年庄一代发起进攻，第十师由仓房、蒋家湾、石家夏一代发起进攻。
凌晨两点钟，即31日早晨两点整，方咸五下令六个炮兵团对日军进行第一次炮兵总攻，他下令炮兵们要在一个小时之内把一半的炮弹打光，这可高兴坏了被憋成乌龟似的炮兵们。当然，炮兵们虽然心里不愿意一直以来被日军压着打，可他们也知道自己的实际情况，江北军六个炮兵团加起来的火力，还不如日军一个师团的炮兵火力强大，为了让炮兵发挥最大的作用，方咸五一直以来克制着炮兵的使用。但是方咸五也没有完全将炮兵藏起来，他让一个炮兵团偶尔反击日军一两次，给日军带来伤害，也麻痹了日军，给上原勇作一个错误的提示，以为江北炮兵仅此而已。
晚间江北军的炮袭，这才真正的给了日本人血的教训，很多日本士兵连衣服都没穿便被炸死了。随后凌晨三点钟，中国军队步兵对日军阵地发起总攻，八万余人的呐喊声和叫声震天动地，日军仓皇不已，上原勇作更是拔出指挥刀大喊：“反击，反击，一定要反击。”
然而中国人的包围圈让他们无处反击，日军人困马乏弹尽粮绝，哪里还有反击的力量，上原勇作不由得大声喊道：“我们上当了，中国人一直在积蓄力量，他们就像是拳击手一样，一整场比赛都在默默地挨着我们的拳头，他们不是没有能力反击，而是一直在等待我们没有力量逃走啊。”
上原勇作立即作出判断，向泰县撤军，务必立即撤走，面临被围歼的日军，临逃跑之前将来不及带走的粮食，被服，帐篷毫不犹豫地纵火烧毁，将带不走的大炮也炸毁掉，甚至有一些日军士兵只能将阵亡战友的遗物带回去，却带不回他们的尸首或者骨灰。
这一张网，江北将士们给上原勇作准备很久了，他们岂能让上原勇作逃走。双方在黑夜之中的交战再一次杀红了眼睛，日军在绝望之中露出的骁勇也让中国军队吃了不少苦头，甚至于日军在撤军的时候还反包围了第十师，几乎将第十师消灭大半，如果不是夏铭果断作出判断并以牺牲自己来换取第十师的胜利，孙传芳、蒋中正、刘湘等人必然会被日军击毙。
不过随着天亮，日军的战斗意志越来越差，反观江北军越杀越勇，日军的中军大本营设在丁家沟，不少日军黑夜之中无法从丁家沟撤走，于是留了下来。当江北军攻入丁家沟的时候，一部分来不及撤走的日军疯狂地向江北军发起进攻，不过最后，这些拼命突围却不知方向的日军被消灭在丁家沟的西侧。
5月31日下午，日军向西突围的部队遭到第九师的包抄阻截，日军发起了自杀式的进攻，他们绑着炸药冲入江北军阵地，试图炸开缺口。第九师师长黄瓒下令组建机枪阵地，务必要留下日军，双方在塘头镇反复争夺，但随着第九师机枪弹药告罄，最终黄瓒的部队被日军突破了防线，6月1日，第十六师团突破塘头镇临时阵地，向泰县撤军。
6月2日早上八点，就在日本讨伐军左翼第十九旅团刚刚住进泰县的三个小时之后，第十六师团残部仓皇逃到泰县，上原勇作与长冈外史看到了彼此的窘迫之后，纷纷摇了摇头，不由得叹了口气。
“此地不宜久留，应立即撤向如皋县，从如皋县撤向南通县的东余镇，再由海军接应撤离。”长冈外史此时此刻也没有心思与上原勇作斗心眼了，内斗是要建立在生存基础之上的，而今日军的生存出现了问题，哪里还有心思内斗。
“南通和泰兴的友军呢？”上原勇作问道。
“顾不得那么多了，先要保证第十六师团和第十七师团不被全歼，否则我们就给大日本帝国丢了太大的人了。”长冈外史道。
上原勇作心说我们此次战败，已经给日本丢了很大的人了，他叹了口气，只能牺牲其他军队了。
长冈外史激动地说道：“将军，现在就走，否则来不及了！中国人有骑兵，有大规模的骑兵啊。”
上原勇作大吃一惊，这下不犹豫了，全军休整一个小时，丢弃一切负重，立即向如皋县撤军。长冈外史实际上是用第二师的骑兵团吓唬一下上原勇作，但他没想到歪打正着，江北军还真有一支骑兵部队，江北陆军第四师师，师长陈健带领骑兵部队向泰县方向杀来。[.]