三大火力同时出动，再加上88师将士不断进攻下，日军同鸣路防线几近崩溃，此处守军被压得连头都抬不起来。然而就在这时，日军阵地侧后方突然枪声大作，却原来是87师参谋长徐培根带领的一个团外加一个特务营，从广中路东进，在击溃虹口公园西侧的日本守军后，又沿江湾路南下，对这同鸣路以北及附近防线中的日军形成了前后夹击之势。
防守日军腹背受敌，可谓雪上加霜，在两师士兵的夹击下，同鸣路附近防线不到五分钟就被突破，此处驻守日军也尽数被歼灭。
日军指挥官见江湾西路北侧防线已破，为了避免南侧守军大部队被包了饺子，立刻命令部队全线后撤，企图退至宝山路一线继续抵抗，不料撤退命令刚刚下达，队伍却突然大乱起来。
原来他们先前因兵员紧张，从虹口日本人聚集区召集了不少日籍侨民前来参战，这些人虽然跟日本军队沆瀣一气，但毕竟大多都是没有受过训练的平民，他们在战争的残酷面前纷纷被吓破了胆，此时听到撤退的命令后，立刻就毫无组织纪律性抱头乱窜。这些人人数不少，一窝蜂的乱跑，在队伍中引起了很大恐慌，受此影响，不断有士兵加入到逃跑行列，很快日军就从有组织的后撤变为了乱糟糟的溃败，所有人都开始不顾一切向后跑去。
一直通过望远镜在远处观察战况的孙元良，此时眼见日军一片大乱，知道机不可失，立刻让人吹响了冲锋号。冲锋号一响，88师近6000人立刻全线开始冲锋，一鼓作气杀到宝山路以东，直将位于四川北路的海军陆战队司令部包围起来，这才停下脚步。沿途不知打死多少溃败的日军以及参战的平民，只有约500人跑进了日军司令部的大楼中，还有一些趁着夜色朝四平路方向逃去。
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