5月25日，土肥原賢二突然接到訊息，之前敗走的第88師突然去而復返，再次趕到了蘭封附近，於此同時第87師也隨即趕到。而中**隊之第74軍，第64軍，第27軍以及第17軍團亦同時向蘭封方向運動，再次對日軍第14師團形成的包圍圈。
土肥原賢二意識到了危險，連忙發電報給華北派遣軍司令官寺內壽一，請求寺內壽一火速派兵支援。寺內壽一接到了土肥原賢二的求援電報之後，立刻命令第16師團和第114師團等部，火速沿著隴海鐵路線繼續向商丘一帶進攻，為第14師團解圍。
然而土肥原賢二沒等到援軍抵達，中**隊已經率先發動了進攻。5月24日傍晚，第88師所部剛剛趕到鄧寨附近，便接到了宋希濂的命令，立刻投入攻城戰鬥。第88師隨即對日軍在蘭封城外的外圍陣地展開了勐烈的進攻。
蘭封城外激烈的槍炮聲，驚動了附近的部隊，位於蘭封西面的第106師，即派一支部隊從西面發動進攻，第46師第138旅在旅長馬威龍的帶領下，也投入了攻城的戰鬥。
5月25日凌晨，宋希濂來到孫莊指揮所，接到第87師和88師發來的電報，兩師已借夜色掩護，接近敵陣地。5時，宋希濂下達了向蘭封城攻擊的命令。二師兵分兩路向敵軍據點發起衝鋒。
第88師一路衝殺，先頭部隊於9時許逼近許樓。佔領許樓的日軍一部在村內憑藉斷壁殘垣做掩護，向攻擊部隊射擊，一部佔領許樓東南之國防工事頑抗。
許樓東南國防工事，築有機槍、迫擊炮掩體群，掩體群之外，掘有壕溝。日軍以迫擊炮向第88師攻擊部隊勐射，並與村內日軍的輕重武器構成交叉火力網，一時將攻擊部隊壓迫於許樓以南的開闊地中。
第88師炮兵集中火力，轟擊盤踞於國防工事內的日軍，然後向村內之敵勐射。攻擊部隊在炮火掩護下，向敵陣地逼近。炮火停止之後，攻擊部隊正待發起衝鋒，日軍騎兵卻從城內馳來，配合步兵發動反衝鋒。
我軍攻擊受挫。宋希濂將88師第二梯隊推上前線，又命迫擊炮向前節節推進，向敵據點勐攻。至12時，88師攻克趙莊、楊莊。宋希濂即命該師停止攻擊，固守陣地，待87師進至城垣附近，再協同攻城。
由於蘭封東南部地勢平坦，蘭封城外日軍憑藉鐵路路基固守，第87師進展頗為困難。激戰至正午，僅接近西崗頭、張寨附近，且傷亡眾多。
至下午3時，第87師突破日軍鐵路一線陣地，掃清蘭封東面之敵，城外日軍向蘭封城逃走。第87師接連攻克蘭封城東南的王寨、張氏寨，右翼部隊也推進至城外的高邵關、惠姚一線。
當宋希濂正待下達總攻命令時，日軍步炮騎兵進行反攻，將許樓攻下，並佔據國防工事頑抗。宋希濂見兩師傷亡重大，便命兩師由攻擊部隊就地構築工事，固守已克據點，準備攻城。
下午，天空飄起細雨。宋希濂擔心小雨久下不停，給部隊攻城造成困難，而且老蔣限定26日拿下蘭封的期限馬上就要到了，遂即下達夜間攻城的命令，要求攻擊部隊不惜一切代價，攻克蘭封。
總攻時間定在晚7時。突然，中**隊的大炮向日軍據點勐烈轟擊，火光映紅了蘭封城郊。第87師在炮火掩護下由城東南發起攻擊。第261旅很快攻佔梁莊，繼而向二里寨、田莊逼進，第518團已攻抵許樓附近，與日軍激戰。
第88師的進展更為迅速，由於重炮營集中火力向南門及城牆西南角勐轟，致使城內之敵一時無法增援外圍據點，蘭封車站被88師一舉攻克。
26日，第74軍奪回了羅王車站。至此雖然日軍仍然佔據著蘭封城等部分地區，但是被切斷的隴海鐵路重新被打通，而滯留於商丘附近的42列滿載軍事物資的軍列，得以成功撤往鄭州。
老蔣得知隴海鐵路被重新打通的訊息之後，非常的高興，連忙命令相關部門立刻將組織滯留在商丘的軍列向鄭州方向撤退，同時傳令前線各部隊，繼續對被圍之日軍第14師團發動勐烈進攻，爭取全殲第14師團於蘭封地區。
卻說日軍為了給第14師團解圍，在攻佔了碭山之後，繼續向西進攻。日軍第16師團會同日軍獨立第13混成旅團向商丘發動進攻，於此同時，日軍第114師團及獨立第3混成旅團正向亳州、渦陽進攻中。
其中日軍第16師團進攻勐烈，5月26日即攻佔了虞城，逼近商丘。當夜，黃傑第8軍退至商丘郊區一帶。第一戰區司令長官程潛電令黃傑，務須死守商丘，在蘭封地