武山湖区域作战持续到下午四点多，随着双方付出不同伤亡代价后，日军率先放弃攻击，他们朝着石佛寺镇以东区域集结退守，就连两个装甲车大队和炮兵部队也想要撤离，但他们遭到独立团主力拦截，暂时无法撤回。
此时战场上局面发生巨大转变，日军今村支队遭到打击，但随着航空兵出动支援和空投后，他们恢复一些战斗力，而日军援军后备45联队遭到86军103师顽强阻击，根本就无法支援今村支队。
第六师团中将师团长丁九量基生怕今村支队会被歼灭，于是迅速从井上支队抽调23联队一部一千多人部队火速驰援过来，准备协同45联队快速突破守军阵地，但这支部队又遭到86军121师拦截。
日军援军被86军顽强阻拦，他们根本就无法靠近今村支队。
今村胜治眼看着援军迟迟无法过来，他抽调部队全力朝着身后进行反击，企图打通和援军的联系。
丁九量基眼看着日军援军无法和今村支队会和，他急忙抽调井上支队前往支援，但井上支队目前是和第四兵团主力交战的，他们被牵制在广济黄梅区域，迟迟都无法赶到战场。
九月二十日下午五点钟，日军11军司令部迅速发电上村支队，冈村宁次要求上村支队迅速突破牛头山，石佛寺镇一线，从而迅速朝着田家镇要塞西进，策应今村支队进行作战。
上村干男得到电文命令后，他立即呼叫航空兵和舰艇支援，再次对石佛寺镇展开了作战。
此时驻守在石佛寺镇的特务团，警卫营，独立团第一营共三千五百人左右兵力，经过一天激烈作战，他们伤亡数字超过一千人，剩下能够作战兵力不足两千人，小鬼子今村支队的第六联队，68联队六千多人部队，同样付出了一千多人伤亡，但他们依然有五千人的兵力，在兵力上处于优势。
守军能够依靠的就是凤凰山的十八门博福斯山炮，小鬼子也注意到了这一点，所以航空兵开始重点对凤凰山进行打击，这里驻守的炮兵营受到压制，暂时无法支援作战，石佛寺镇作战陷入到苦战中。
在公路上，战车营、骑兵营、第二营、战斗工兵连等部队接连对日军装甲车第一大队，装甲车第二大队，野炮兵第四大队进行打击，让他们付出了惨重伤亡代价，这三支部队逐渐有被歼灭的危险。
天色不知不觉变得漆黑下来，日军三名少佐大队长迅速会和到了一起。
“我们装甲车第一大队只有十辆坦克，六辆装甲车了，如果继续打下去，我们会被歼灭的，支那部队装备有大量反坦克武器，而且他们还不断从侧翼进行干扰打击，我们不是他们对手。”
“上村旅团长的意图很明显，他打算利用我们来牵制独立团主力，从而迅速夺取石佛寺镇，但我们伤亡太大了，我们装甲车第二大队剩下的坦克装甲车不足十五辆，我们必须要撤离。”
“我们炮兵无法近距离支援作战，而且不断受到打击，现在撤退是最好的选择，如果我们不撤退的话，肯定会被彻底歼灭的，不如我们暂时后撤到花桥镇，这样的话，还可以牵制一部分支那部队。”
三名少佐大队长无法承担巨大损失，而且上村干男始终都没有给他们任何支援，让他们心里有所不满。
三个人进行短暂商议后，迅速采取了行动，晚上七点钟，日军公路上的装甲和炮兵部队朝着花桥镇撤离。