尽管日军首战并没有达到预期目的，但卫立煌与傅作义明白，敌人正面进攻受挫后，势必要调整部署，重新组织兵力进行后续的作战。为了能转移攻势，改变不利态势，卫立煌于13日12时致电阎锡山，让其以预备军一部从中央地区出击。阎锡山随即派出部队与溃退日军交火，并令左翼和右翼部队积极向敌后迂回，以阻止日军后续部队的增援。此外，他还将左翼部队的第六十八师孟宪洁部和第七十一师郭宗汾部划拨给中央军指挥。
     随后，中央军第五十四师、第二十一师和新编第四旅开始向南怀化进行全力反击。战斗开始后，日军投入了大量的增援兵力，双方战斗进入胶着状态。第二一八旅击退了日军4次猛烈进攻。左翼兵团方面，第一O一师向阎庄以东的旧练庄日军进行反击，第八十三师和第八十五师第二五三旅向卫家庄、麻港地区的日军进行反击。练庄被我攻占。但卫家庄的日军也攻入该师大白水左翼阵地。师长李默庵随即抽调第八十三师一个团进行增援，师主力及第二五三旅继续向卫家庄、麻港攻击。激战到傍晚时分，双方都没有进展。右翼兵团方面，当第十五军抽调部队准备向桃园村日军反击时，日军的一个联队也渡过滹沱河向灵山阵地发起攻击。守军对敌顽强阻击，激战直至深夜，日军被迟滞于滹沱河南岸至灵山脚下一线。14日20时，卫立煌率领独立第五旅至忻口督战。为了便于指挥，他对部署进行了调整。15日拂晓，忻口正面守军第二一七旅及第二一八旅分别由下王庄左右两侧向东泥河及中泥河的日军反击。双方激战后，第二一八旅攻占中泥河，但第二一七旅被随后到来的日军击退，未能攻克东泥河，造成中泥河地段形成突出部，招致了敌人的集中攻击，第二一八旅被迫撤退。南怀化方面的日军于拂晓开始向1300高地发起攻击。守军顽强抵抗，并多次组织反冲击，经过反复争夺，日军终于被击退，双方形成对峙。