日军向东向北突围都没成功,而守军在石大山上站稳了脚跟。他们判断,日军继续向这方面突围已不可能,惟一的行动方向应是沿着石大山南沟向岔口方向突围,在岔口的日军接应下,绕道寺河街,逃回陕州。
于是,守军连夜向官道口和岔口之间挺进。然而,战事瞬息万变,日军没有像守军预料的那样寻找突破口,却以一部往西南牵制官道口守军陈子坚师的兵力,而主力继续进攻火山关。
守军势单力薄,在日军两面夹攻下,拼死抵抗。时逢麦收季节,夏日炎炎,光秃秃的石大山暑气蒸腾,没有一滴水,后方补给上不来,部队断粮已有两天,还与日军发生恶战。到傍晚,连重机枪水箱的水都干了。战士们往水箱里撒尿,到后来连尿也没有了。战士们舌焦唇破,饥饿难耐。在这难熬的时刻,日军的攻击越来越猛,企图将守军一举歼灭。
守军没有退缩,前仆后继,始终坚守着阵地。终于,援军来了,中美空军出现在战场高空。飞机的扫射轰炸,使日军不敢前进一步。西安民众得知自己的军队被围困在火山关上,断了饮食,纷纷把红薯、萝卜和锅盔送到飞机场,交第一战区空投到火山关。战士们备受鼓舞,协同空军,浴血奋战,将日军压到山脚下。黄昏,日军完全丧失攻击力,龟缩在石大山里面。