步趕到天池，他們還沒有來得及構築工事，便見到了日軍先頭部隊的身影。
日軍先頭部隊壓根沒有想到天池會出現中國軍隊，日軍官兵在沒有任何準備的情況下，被迎頭痛擊、死傷一片。日軍先頭部隊是從天池中部一條山路列隊而來，因此毫無準備的日軍部隊由於佇列密集，在突然打擊下，連滾帶爬的退了下去，整個戰鬥僅僅持續了20分鐘。
起初日軍指揮官認為是小股部隊出現在前面，日軍先鋒部隊指揮官氣急敗壞，經過半個小時準備便展開了進攻。日軍先頭部隊是一個大隊士兵，他們把兵力分散採用戰鬥隊型向山嶺上從來。日軍剛進入射程，團長葉成喚下令射擊，頓時鋪開蓋地的迫擊炮轟擊，日軍被炸得屁滾尿流。看到如此局面，日軍大隊長認為問題嚴重了，對面絕不是小股部隊，他一邊報告師團長松井大茂，一邊繼續組織發動進攻。
本身日軍就十分疲勞，再加上先頭部隊為了快速前進，他們攜帶的都是輕武器，甚至連92步兵炮也沒有，而對面竟然有大量迫擊炮，因此日軍的進攻受挫。該大隊長又向師團長松井大茂彙報作了詳細彙報。此時松井大茂接到前鋒部隊報告，已經是下午三時。
坦率說松井大茂剛接到報告並沒有驚慌，他認為出現在天池的中國軍隊頂多有一個團的兵力。天池沒有堅固的工事，不是防守的絕佳地點，即便前面出現一個師的中國部隊，他也有能力越過去。可是他不知道出現在天池的是，曾正面阻擊過105師團的129師，若是知道129師出現在前面他不會這麼想。松井大茂命令後續部隊火速前進，天黑前拿下天池。
松井大茂率領師團部到達馬家溝時，接到前鋒部隊的報告，前鋒部隊投入一個聯隊發動強攻，居然無果被擊退。這功夫松井大茂認為事態嚴重了。他一面命令部隊繼續發動輪番攻勢，一面向司令官寺內壽一報告。很快寺內壽一來電，105師團由於已經到達黃河岸邊，目前大部隊正在渡河，已經無法實施救援，而南部的第40師團可以抽調後部兵力實施救援，司令官命令松井大茂務必突破天池，經新安南下。
寺內壽一說的十分清楚，不要絕對指望救援，意思是說你一個師團面對疲憊、混亂的中國軍隊，難道突圍不出來？作為勇猛的日本軍人，這種狂妄自大的本性幾乎與生就有，司令部所有的將官都認為，如此局面下，中國軍隊妄想吃掉一支整編師團，純屬是痴心妄想。
激烈的戰鬥持續到當天晚上，日軍才真正趕到對面防守的守軍是何等頑強。天黑後129師大部隊到達天池，可是日軍沒有停止進攻。焦頭爛額的日軍反而攻勢更猛。經過一個晝夜鏖戰，日軍在天池防守陣地前方，佈滿了密密麻麻的屍體，日軍根本顧不上收屍，坦率說日軍無暇顧及戰死的日軍士兵，甚至連傷員也顧不上了。經過暫短的休息，日軍又發動了潮水般的進攻。
天亮後，雙眼通紅的松井大茂，看到天上又下起了雨，頓時仰天長嘆，看樣子上帝都要毀滅他。他知道糟糕的天氣空軍部隊無法支援作戰，而己方又沒有重武器，只能期望用士兵的血肉之軀殺開一條血路。恰在此時，他接到司令官寺內壽一的告知，第40師團救援部隊，在熊耳山遭到中國軍隊頑強阻擊，而後續部隊又報告，大批中國軍隊尾隨上來，後續部隊已經和中國軍隊激烈交火，松井大茂這才意識到，中國軍隊是意圖吃掉自己。
松井大茂大急，他火速向司令官報告，同時命令聯隊長披掛上陣，率領部隊發動集團進攻，他要不惜任何代價，突破天池。頓時槍聲、手榴彈的爆炸聲、迫擊炮彈在空中發出的特有嘯音形成了大合唱。而日軍也集中了92步兵炮、擲彈筒等重火力，戰況瞬間變得更加兇險起來。
129師是師指揮部裡，告急的電話響個不停，劉伯承舉著望遠鏡向硝煙瀰漫的前方檢視，顯