而守卫东阳关的312 旅旅长李克源在接到389旅的伏击作战计划后，也顿时来了兴趣，亲自带领624团前来和黄孚等人会合，以便配合整个引诱伏击计划。
下午15时26分，日军的骑兵到达小王小口村。
在小口村北边较为陡峭的山顶山，朱国昇和赶到小口村配合的312 旅旅长李克源两人拿着望远镜看着日军大摇大摆的进入了他们设置的伏击圈内。
此时，624团由于装备较差，所以李克源便将整团的轻重机枪结合起来，布置在南面的高地上，80团一营则是在北面的高地。
同时为了防止日军骑兵冲出伏击圈，除了在伏击圈埋设了大量的炸药之外，还在前后均布置了雷场，同时为了弥补前后方轻重机枪数量的不足，导致日军骑兵冲出去，决定步枪按照三段式进行射击，同时每个射击人员均安排装弹人员在战士射击时帮其装填子弹带。
随着日军骑兵部队完全进入伏击圈，朱国昇直接一声枪响，两边的战士直接拉动引线，顿时伏击圈内炸药在日军中开始不断的爆炸，使得日军骑兵的队形开始变得混乱起来。
随即第二波攻击便立马到来，借助地形陡峭，两边的战士将手中的手雷引线拉出，纷纷扔向了骑兵之中，爆炸的弹片将日军的骑兵一个个炸的人仰马翻，吓得日军拿起背上的马枪开始不顾一切的胡乱射击。
而此时处于其中的骑兵大队大队长后藤甲子郎立即对着通讯兵命令道，“赶快报告中野旅团长，我部在东阳关前小口村一带遭遇支那军队两个团的伏击，请求战术指导。”
说完立即判断战场情况指挥骑兵开始向薄弱火力点开始撤退。然后此时两边山上的八路军和川军部队，怎么可能放过这支骑兵，第二轮爆炸结束后，山顶的重机枪立即开启了急射。
在八路军和川军居高临下的射击之下，这支日军骑兵108大队的伤亡开始源源不断的增加，两边的交叉火力，不断的收割着底下慌乱的日军，很快只剩下零散的一百多人在大队长后藤甲子郎的带领下决定向前快速奔进。
然而后藤甲子郎没有想到，刚出包围圈，便进入了一片雷场，不断的有战马踩中地雷发生爆炸，带走一片日军，等后藤甲子郎冲出雷场时，整个大队只剩下零散的几十人，人人带伤。
还没等后藤甲子郎高兴起来，便远远的看到前方出现华国军队，排列成三队，开始拿着步枪交叉向自己射击而来，来不及多想，后藤甲子郎只能继续带着剩下的这几十人开始决死冲锋，直接被步枪弹打死在马背上摔下踩踏的不成样子。
整个歼灭的时间，不过二十分钟，108师团的第108骑兵大队便被华国军队无一伤亡的全部歼灭。整个伏击战场战马和日军的尸体混在一起到处都是，随后整片山区爆发出激烈的欢呼声。
随后两军开始收拾战场，将日军的尸体暂时放在一边不管，将装备和剩下完好的马匹，打死的军马尸体开始清扫整理，然后在朱国昇和李克源两人的商议之下，决定将马肉平分，马刀等装备交给八路军，其余步枪交给624团。随后李克源带着624团返回了东阳关。