吴佩孚于八月二十八日亲自赶到到贺胜桥部署防守计划。其兵力在贺胜桥参与防守的,有吴佩孚亲自率领的第十三混成旅、陈嘉谟的第二十五师、刘玉春的第八师等,这些都是吴佩孚的精锐部队,向来是所向披靡,号称无敌。此外还有自汀泗桥退下的前武卫军马济,以及宋大霈、董政国等残部万余人。合计不下十万人。还配备有铁甲车和山炮、野战炮数十门、重机枪二百余挺。全部实力是我参战的第四军和第七军的病例的数倍
在吴佩孚亲自指挥之下,敌军在贺胜桥前以纵深配备构筑临时工事。其大部兵力集结于贺胜桥附近,主要阵地设于桥前高地杨林垱、王本立之线。
当敌军正在作防御部署时,我前方高级指挥官也齐集于咸宁县商讨进攻贺胜桥的计划。参加此次作战会议都有,蒋介石、李宗仁、白崇禧、唐生智、陈可钰、张奎、陈铭枢、夏威、胡宗铎。会中决定由李宗仁直接指挥进攻贺胜桥,直捣武汉;唐生智则率领第八军为总预备队,并调第八军的何键师自嘉鱼渡江,绕攻汉口、汉阳,以攻击吴佩孚的背面
作战计划指定以后,第四军仍沿铁路前进,进逼贺胜桥正面,第七军则出咸宁东北,自王本立攻击贺胜桥以东地区。第七军第一旅旅长夏威率第一、第八两旅任右翼,第七旅旅长胡宗铎率第二、第七两旅任左翼,与第四军并肩前进。当日第八旅即在王本立之南和敌军警戒部队遭遇,生激战,将敌人逐回贺胜桥前阵地。我四、七两军遂向桥前迫近。
贺胜桥的守军是当时中国最享盛名的直系军阀部队的精华,督战者又又是直系军阀的主帅——素以能攻善守著称的吴佩孚。而我方进攻的部队也是北伐军的中坚。双方都是以自己的最大的本钱作孤注的一掷。因为我军近期连战连克,士气旺盛,而敌方却连败数仗,这是我军最大的优势所在。
三十日的早晨,我军第四军和第七军两军同时出击。前线总指挥李宗仁亲自率领陈可钰、张奎、陈铭枢、夏威、胡宗铎到前线督战。在这种士气之下,我军全体官兵宛如万条毒蛇向敌人同时进袭。而敌人在吴佩孚的督战之下也是也是依靠着天险,顽强的抵抗着,敌军重机枪、山野炮同时向我军盲目射击,战场上简直是一片火海。
贺胜桥一带都是波状地和可徒涉的小湖沼,地形起伏不大,而遍地都是茅草和小丛树,障碍视线,不利于守势阵地。即高级指挥官的视界也不出三数百尺。敌军的移动固然不易察出,就是我们自己各单位的行动也不易掌握。所以战斗的进行,几乎是各营、各连、甚至各排、各班自行判断,按着战斗原则,各自为战。所幸我军士气旺盛,全军有进无退,向敌人接合部隙缝袭击猛冲。
此时敌军也顾不得目标,只是集中火力向我军射击,枪炮之声震耳欲聋,机枪声的紧密尤为各次战役中所未有。其火力之猛,北伐途中除德安、龙潭两投外,鲜有可比拟的。我们高级指挥官也都浴身于火海之中,流弹横飞,炮弹时在前后左右爆炸。
这时第四军黄琪翔团在铁路正面左侧的小高地丛林中,为敌军的铁甲车和排炮所轰击,无法立足而后退。于是敌军就向我第四和第七两军阵地的接合部袭击,形势意识变得非常的危机。李宗仁马上命令第七军第四团向左延伸增援,进过苦战,才将阵地稳定。这时敌军又向我右翼移动,我第七军第三团被围,形势也非常的危急。李宗仁又命令第十四团向右翼延伸,而此时敌人的援军马上赶到,又对十四团作大迂回,包抄我军的右翼。当敌人正和十四团厮杀得难解难分之际,我再调第二团赶到及时,在第十四团、第三团之间冲出,将敌军拦腰截断,一部分向右攻击敌人的侧翼,敌人顶不住我军的进攻,于是开始向后撤退。而我军正面则是乘势冲锋,敌人全线崩溃,纷纷逃往余花坪、贺胜桥一带阵地。其退往余花坪的,因为得到了增援,再次向我军进行反扑;但是我第一路部队在夏威的指挥之下紧追不舍,趁着敌人立足未稳,又马上将敌军击溃。于是夏威就衔尾穷追,敌军宋大霈残部几全部缴械,于是夏威不攻占鄂城。
这时四军第十、第十二两师和七军第七、第八两旅则是全力向贺胜桥敌军正面冲锋前进,敌人虽然顽强的抵抗,但是我军作战勇猛,敌人无法立足。吴佩孚此时见到情势危急,马上命令陈嘉谟、刘玉春各自率队押阵,并亲率卫队、宪兵队、军官团、学生队到贺胜桥头督战,以壮声势。而且还排列机关枪、大刀队于桥上,凡畏缩退却的,马上被射杀。吴佩孚甚至亲自砍掉了几个退随军官的脑袋,并把看下来的脑袋绑在电线杆上,以示有进无退。所以敌军的抵抗极为顽强,机关枪向我军盲目扫射,疾如飙风骤雨。所幸我军士气极旺,喊杀连天,前进官兵竟以敌人的机枪声所在地为目标,群向枪声最密处抄袭,敌军不支乃弃枪而抛。第四军军第十二师在杨林塘附近与吴佩孚的军队激战后,形成对峙。三十日拂晓,第四军和第七军则继续攻击,叶挺独立团一路上猛打猛冲,在杨林塘突入了吴佩孚军队的主阵地,向桃林铺攻击前进。此时,吴佩孚的军队看到独立团作战非常勇猛以后,决定派遣部队从侧翼反击,企图对叶挺独立团实施包围。但是第十师第二十团和第十二师第三十六团及时的赶来增援,同心协力抗击敌人,胜利突破了吴佩孚军队的桃林铺防线,向贺胜桥展进攻。同时,第七军攻占王本立后,也马上向贺胜桥东侧的南桥攻击。吴佩孚的部队在正面失利,侧背受敌的情况下,全线动摇,纷纷溃退敌将陈嘉谟、刘玉春阻止不住,吴佩孚乃以大刀队阻遏。敌军的溃兵因后退无路,被迫向大刀队作反冲锋,数万人一哄而过,夺路逃命。据说陈嘉谟见大势已去,又不愿退却,竟滚在地上大哭。因其受恩深重,今日兵败若是之惨,实无面目以见吴大帅也。这时我追兵已近,马济在一旁大叫:“你再不走,就要被俘了!”陈氏卫士乃将其架起,夺路而逃。
吴佩服的军队全线溃败时,已近黄昏。他们的逃兵与我军的追兵混成一团,不分先后向武昌城前进。我军中的炊事兵、运输兵等也各挑其什物炊具,夹杂在战斗兵行列中前进。夜深之后,我追兵已过贾胜桥数十里,敌人也已去远,于是李宗仁各部停止追击、就地休息。因我军搏斗一昼夜,到此已疲惫不堪,亟待休息整顿。而中路得第四军,第七、第八军主力则全线击破汨罗江吴佩孚军队的防线,一部分开始于十二师等进攻贺胜桥的部队一起开始武昌,一部则绕道攻克汉阳、汉口,前锋进追武胜关。国民革命军开始威胁武汉。