在黎明前赶到的援军不是新三十八师或新二十二师，而是范子英抽调出的两千人，饶国华得到这两千人的支援后，顶住了日军的攻击，在中午前，新二十二师前锋终于赶到富金山，稳住了摇摇欲坠的富金山阵线，孙立人率领新三十八师在中午也赶到，两个师全面接防富金山防线，傍晚前日军发现中国援军抵达，遂停止进攻。
当天夜里，孙立人指挥部队发起夜袭，收复全部阵地，日军在天亮之后发起几次进攻，被打下去后，就停止进攻，转入防御，孙震得到消息后，判断日军是损失过大，已经无力进攻，下令孙立人转入反攻。
四十九集团军连战连胜，庄继华给这支部队灌输了进攻意识，将领的心态与其他部队完全不同，其他部队的将领要是日军转入防御，他们的选择恐怕就是对峙，但四十九集团军不会，他们的选择肯定是反攻。
富金山战场攻守之势逆转，中国军队全线转入反攻，日军没有料到中国军队如此迅即的展开反攻，措手不及下连连后退，中国军队连续收复松树岗、叶家楼子七八个村庄，一举攻入叶家集，双方在叶家集一线展开激战，日军逐步稳住阵脚，调集重兵从侧翼进行反击，将中国军队逼出叶家集，攻入叶家集的一个连全部阵亡，无一被俘。
此后连续两天，双方围绕叶家集展开激战，日军终于发现，增援来的中国军队比原来的守军更难打，士兵的战斗意志和军官的指挥能力更强，更重要的是这支部队攻击精神十足，只要防线上有一丝空隙，就会被他们抓住，招致打击，原来可以从容调度进攻的状况再也没有了，整个战场已经不在他们掌控中，中国军队已经夺走了战场的控制权。
富金山前线的日军都是日军的常备师团，也就是日军精锐，他们大都参加过淞沪战役、南京战役、津浦路战役，对中国军队的战斗力有所了解，明白这肯定是四十九集团军部队，很可能就是中国第一强军一零一军。
孙立人这时也从抓获的俘虏口中了解到对面日军的情况，这支日军是羽田为指挥官，总兵力六万多人，经过六安和富金山作战后，兵力锐减至四万多人，两次作战都付出重大伤亡，不但大队长级军官伤亡多人，联队长也阵亡一人，伤三人，旅团长伤两人。
此外还有个重要情况，根据俘虏的交代，日军大量士兵都是入伍不到半年的新兵，部队扩充太快，老兵根本不够，从常备师团中抽调走了大批老兵，又填补了大批新兵，像他们这种就是才从学校毕业就征召入伍了，只经过简单的训练就被送到中国来了，到中国后才接受系统训练，不过时间也只有两个月。
孙立人没管这些俘虏，把他们交给当地保安团，自从接战之后，他就发现日军战斗力与第一次津浦路作战时下降厉害，饶国华更直言与广德作战时的日军差距更大，那是的日本士兵无论是作战经验还是作战意志都极为顽强，即便陷入绝境也不放弃抵抗，根本抓不到俘虏，可现在，居然抓到带枪的俘虏。
不过即便如此，孙立人也停止了反攻，新三十八师一万八千人和新二十二师一万五千人，总兵力加起来也不过三万三千人，就算算上122师和145师残部，总兵力也只与日军持平。
富金山战场刚刚稳定，北面战场变化再生，日军攻克新蔡后，转入休整，但鉴于南线的僵持局面，西尾寿造下令将第五师团和五十六师团归还南线，中岛康健率领两个师团从新蔡南下，沿新潢公路直扑潢川，威胁固始富金山一线的中国守军后路。
查明日军动向后，白崇禧急忙命令正在北上的二百师在信阳停下，又从北线抽调三十一集团军紧急车运信阳，命令二十一集团军放弃固始一线，向潢川撤退，一定要抢在日军前面占领潢川。
固始一撤，富金山侧后受到威胁，孙震立刻率领一零二军和一零三军（新三十八师和新二十二师组成）向商城撤退。
中国军队再次在日军没有反应过来的情况下迅速后撤，孙震率领部队退到商城，廖磊率领部队向潢川狂奔，中岛康健沿途排除中国军队的阻击，强行向潢川挺进，羽田催促部队快速追击，两军在大别山内疯狂追逐，天上双方空军依旧绞杀在一块，空战每天都在发生。
五战区战况急转直下让蒋介石忧心不已，他终于下令把军委会直接掌握的，唯一一个机械化集团军，第五集团军划给五战区，全军车运信阳，准备在信阳与日军决战。
让蒋介石最终下这个决心的是九战区终于赢得一场胜利，日军十一军在攻克九江后，冈村宁次按照既定部署，以一部兵力南下南昌，迂回长沙，切断粤汉铁路，与北线日军合围武汉地区的中国守军。