此时，据守砀山的第8军第102师在日军猛攻下，师长柏辉章也下令放弃阵地西逃。
日军第16师团于5月24日占领砀山。
坏消息接踵而至：在豫东战场的东面，为解救土肥原贤二的第十四师团，中岛今朝吾的第十六师团正向西突进，想把中国军队包围第十四师团的包围圈打开一个缺口。
兰封和砀山的失守令中国统帅部大为震惊，因为这不但导致了围歼土肥原贤二的计划泡汤，反而还会令战局演变成日军的两个师团合拢后直取开封和郑州。
国军统帅蒋介石于5月24日令第一战区第19集团军总司令薛岳指挥俞济时第74军、李汉魂第64军、宋希濂第71军、桂永清第27军由东向西，命第17军团长胡宗南由西向东包围兰封、罗王寨、三义寨、曲兴集一带的日军第14师团，于5月25日开始进攻。
25日凌晨，国军各部队进入了攻击位置。
上午，日军在贯台庄搭浮桥企图联通大河南北，中央军派飞机炸毁了浮桥。
下午，攻击开始，日军的阵地被中国军队的炮火轰击成一片火海，中国军队发起了不顾一切的冲锋，罗王寨阵地失而复得，得而复失，拉锯战进行得非常惨烈。
傍晚时分，硝烟随晚风荡漾，残阳如血，六十四军再次向罗王寨发起进攻时，胡宗南派来了重炮助战。
当晚，第64军终于夺回了罗王车站。罗王寨战斗中，中国士兵缴获了一把日本军刀，经考证，竟是土肥原贤二的佩刀。
这把佩刀，当场就把一叠二十枚的铜钱一斩两半，可见其钢质精纯锋利。
26日，宋希濂指挥的第71军向兰封城守卫日军外围阵地发起猛攻，攻入兰封城后，夜间双方展开巷战，凌晨时分日军才弃城逃跑，士兵们在城内缴获一匹战马送给了军长宋希濂，并为骏马取名为“土肥原”。
5月27日，第71军在攻占兰封外围许多要点后收复了兰封车站。日军第27旅团的残部向三义寨逃跑。
俞济时军长指挥孙连仲等各部在针铺激战，被围攻竞日，土肥原坐氢气球当晚指挥反攻，企图从西北方逃窜。
罗王车站和兰封的收复，使陇海路恢复了通车，被隔断于商丘附近的42列满载物资的火车得以撤回郑州。
与此同时，三义寨方向双方仍在激烈混战。
26日，国军冲入寨内肉博，并猛攻兰封渡口，日军第14师团主力收缩至三义寨附近，被豫东兵团所包围。
三义寨内的日军凭借战车、骑兵和飞机的支援，不但死守不退，而且还不断出寨反击。
但当日军于28日向第27军阵地反击时，桂永清又一次“独断命令各部队向阳固集、红庙间地区转移阵地，沿途抛弃无线电机及武器dàn • yào ，情形颇为混乱”。
最终，中国官兵攻克了柴楼、蔡楼、十八寨、何寨、薛楼等小据点后，也付出了伤亡2500多人的代价。
直至5月29日，三义寨竟然不能攻克。
而此时，日军第10师团及混成第3旅团，攻占了安徽的亳州、涡阳，正向豫东国军包抄而来。
同时，在兰封战场的东南面，负责解救土肥原贤二的日军第十六师团竟攻占了陇海铁路线上的豫东战略要地归德（今商丘）。
第16师团及混成第3旅团于5月26日攻占虞城后，开始向商丘外围阵地进攻。
当夜，黄杰第8军退至商丘郊区一带。
5月27日，程潜电令黄杰：务须死守商丘，在兰封地区之敌被击歼前，不得放弃。
但黄杰根本不执行战区司令长官的命令，竟于5月28日擅自率第40、第24师退向柳河、开封，将第187师留防朱集车站和商丘。
5月29日拂晓，第187师师长彭林生也率该师退走。商丘遂被日军占领。
商丘的失守，严重地威胁了进攻日军第14师团的薛岳军的侧背，中国军队不得不转为守势。
同时，在战场的北面，日军混成第四旅团正在准备强渡黄河，与十四师团会合。豫东战场中国军队已然处在了日军的反包围之中。
5月31日，中国第一战区做出了全面撤退的决定，中国军队主力迅速向西转移。
6月3日，日军第16师团攻占杞县、通许和陈留。
4日，日军14师团与16师团向西合击开封，6日，开封陷落。
随后，日军沿陇海铁路直扑中牟。
10日，日军第14师团前锋部队炸毁郑州以南平汉铁路，致使交通瘫痪。
12日，日军第16师团挺进队炸毁新郑东南京汉铁路桥。郑州岌岌可危。
为阻止日军西进，解除威胁战时政治中心武汉的危机，中国统帅部最终决定，扒开黄河大堤，决堤放水。
6月9日，商震部队炸开郑州花园口。
日军攻击郑州的计划中止了。
十余天后，黄河水夺淮入海，自郑州向东向南至淮河沿岸五十万平方公里，尽为泽国，豫皖苏三省四十四县约六千万民众受灾，两千多万百姓流离失所。
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