7月21日拂曉，天邊泛起魚肚白，平津戰場的空氣仿佛凝固了一般。隨著趙剛旅長一聲令下，“開火！”
機動反應旅的炮營與四個機步營炮連同時發難。18門120毫米迫榴炮戰車、9門105毫米榴彈卡車炮，再加上四個機步營的36門120毫米迫榴炮戰車，共計53門火炮，對著日軍沙河陣地展開了地毯式炮擊。炮彈帶著尖銳的破空聲，如同密集的流星，呼嘯著砸向日軍陣地。
“轟！轟！轟！”劇烈的爆炸聲此起彼伏，日軍的碉堡被直接炸塌，戰壕被炮彈填平，鐵絲網與地雷區在炮火中化為焦土。105毫米榴彈卡車炮的炮彈精準命中日軍的炮兵陣地，將其105毫米榴彈炮掀翻，彈藥箱被引爆，連環的爆炸形成一片火海；120毫米迫榴炮的炮彈則鑽進日軍的掩體與防空洞，將裡麵的日軍士兵掩埋。
日軍完全沒料到中方會發起如此猛烈的炮擊，山田一郎在指揮部裡被震得耳膜發疼，看著前沿陣地傳來的電報，氣得暴跳如雷：“八嘎！支那人的炮火怎麼會這麼強？快！命令炮兵反擊！防空部隊做好準備，防止支那人空襲！”
可日軍的炮兵剛架起火炮，便被機動反應旅的偵查連鎖定坐標，新一輪的炮火覆蓋接踵而至，日軍的炮兵陣地再次遭到毀滅性打擊，根本無法組織起有效反擊。
上午八時，炮擊持續了一個半小時後，邢剛下令：“第一機步營，發起佯攻！”
第一機步營的4個機步連、1個炮連共計500名士兵，乘坐44輛20毫米機炮步兵戰車，組成密集的戰車集群，朝著日軍沙河陣地的正麵防線發起衝鋒。戰車的引擎轟鳴震天，履帶碾壓著焦土，20毫米機炮對著日軍的殘存火力點瘋狂掃射，子彈擊穿掩體，將裡麵的日軍士兵擊斃；120毫米迫榴炮則對著日軍的抵抗節點進行精準打擊，為步兵開辟前進道路。
“支那人的坦克集群進攻了！快反擊！”日軍前線指揮官嘶吼著，下令輕重機槍、反坦克步槍對著戰車集群開火。可日軍的武器根本無法擊穿機動反應旅戰車的厚重裝甲，子彈打在車身上，隻留下密密麻麻的彈痕，根本無法阻擋戰車的推進；少數幾門反坦克炮勉強命中戰車，卻被裝甲彈開，戰車依舊完好無損地繼續衝鋒。
日軍士兵看著如同鋼鐵巨獸般衝過來的戰車，嚇得魂飛魄散，紛紛向後撤退。山田一郎得知正麵防線告急，誤以為中方主力發起總攻，當即下令預備隊全部增援正麵陣地，試圖阻擋機動反應旅的“進攻”。
這正是邢剛想要的效果。上午九時，當日軍預備隊全部被吸引到正麵防線，側翼兵力空虛之際，趙剛果斷下令：“第二、第三機步營，發起包抄！宋司令，麻煩貴部配合推進！”
早已在日軍左右兩翼隱蔽待命的第二、第三機步營，共計1000名士兵、88輛20毫米機炮戰車，如同兩把鋒利的尖刀，迅速向日軍陣地的左右兩翼穿插。宋哲源派出的精銳團也同時發起進攻，士兵們握著德式步槍，在戰車的掩護下，快速突破日軍的薄弱防線，朝著日軍陣地的後方迂回。
日軍的側翼防線本就兵力不足，麵對機動反應旅的戰車集群與二十九軍的精銳步兵，根本無力抵抗。戰車的20毫米機炮橫掃日軍的戰壕，步兵則肅清殘敵，快速推進。不到一個小時，左右兩翼的包抄部隊便突破了日軍的三道防線，抵達日軍陣地的後方，切斷了日軍的退路與補給線。
“報告旅團長！我們的左右兩翼被突破了！支那人的部隊已經繞到我們後方了！”通訊兵驚慌失措地向山田一郎報告。
山田一郎臉色慘白，這才意識到自己中了中方的佯攻之計，他嘶吼道：“快！命令正麵部隊撤退，回防後方！預備隊掉頭，擋住支那人的包抄！”
可此時，日軍的正麵部隊正被第一機步營死死牽製，根本無法快速撤退；預備隊剛掉頭，便遭到包抄部隊的猛烈打擊，戰車的炮火與步兵的火力形成密集的火網，日軍預備隊傷亡慘重，根本無法組織起有效防禦。
就在日軍陷入混亂之際，天空中傳來了轟鳴聲——李辰部署在保定、石家莊機場的20架轟炸機與30架戰鬥機抵達戰場，對日軍的縱深陣地、指揮部與預備隊集結點實施狂轟濫炸。轟炸機投下的炸彈如同雨點般落下，日軍的指揮部被直接命中，部分通訊設備被炸毀；戰鬥機則低空飛行，用機槍掃射日軍的潰散部隊，進一步擴大戰果。
空中與地麵的雙重打擊，讓日軍徹底陷入崩潰。他們首尾不能相顧，正麵被第一機步營壓製，兩翼被包抄，後方被切斷，空中還遭到轟炸，士兵們四處逃竄，根本無法組織起有效的抵抗。
山田一郎試圖組織殘部突圍，他親自率領衛隊，乘坐幾輛97式坦克，朝著包抄部隊的防線衝去。可機動反應旅的20毫米機炮戰車早已嚴陣以待，十幾輛戰車同時開火，20毫米穿甲彈精準命中日軍坦克的側麵裝甲，將其逐一擊穿。山田一郎的座車被擊中，坦克燃起大火，他本人被活活燒死在車內。
隨著旅團長被擊斃，日軍徹底失去了指揮，士兵們紛紛放下武器投降，或者四散奔逃。中午十二時，戰役基本結束，機動反應旅與二十九軍的部隊肅清了沙河陣地的殘敵，控製了整個戰場。
戰後打掃戰場時，士兵們清點戰果：日軍獨立混成第十一旅團原本下轄8000餘人，此次戰役被擊斃4800餘人，被俘400餘人，共計損失5300餘人，損失過半；繳獲輕重機槍200餘挺、步槍3000餘支、火炮40餘門、坦克8輛、汽車30餘輛，以及大量的彈藥、糧食與軍用物資。而機動反應旅僅傷亡300餘人，二十九軍傷亡800餘人，以很小的代價取得了輝煌的勝利。
當沙河大捷的消息傳回北平城內，全城百姓歡欣鼓舞，紛紛走上街頭，敲鑼打鼓，慶祝這來之不易的勝利。“機動旅威武！”“打倒小鬼子！”“抗戰必勝！”的呐喊聲震徹雲霄。百姓們自發組織起來，帶著糧食、藥品、茶水前往前線慰問士兵，不少青年當場報名參軍，要求加入機動反應旅或二十九軍，奔赴抗日前線。
消息迅速傳遍全國，如同驚雷般震撼了每一個華夏兒女。此前，日軍憑借裝備優勢，在華北戰場囂張跋扈，不少人心中都籠罩著“日軍不可戰勝”的陰影。而沙河大捷，不僅擊斃日軍旅團長，斃俘日軍5000餘人，更是打破了這一神話，讓全國人民看到了抗戰勝利的希望。
各大城市再次爆發大規模的抗日遊行，學生們舉著“慶祝沙河大捷”“支援前線將士”的標語，沿街演講；工人們加班加點生產，為前線提供物資；商人紛紛募捐，籌集抗戰經費；海外華僑更是激動萬分，紛紛加大募捐力度，將更多的錢款、物資運往國內。
南京國府接到捷報後，委員長當即通電全國，嘉獎機動反應旅與二十九軍：“沙河一役，我軍健兒奮勇殺敵，重創日寇，打破其囂張氣焰，鼓舞全國民心士氣！此乃我全民族抗戰以來之首次大捷，意義非凡！望全體將士再接再厲，奮勇向前，共赴國難，早日將日寇趕出華夏！”同時，國府下令撥款嘉獎參戰部隊，並要求各地軍閥加快部隊集結，支援華北。
國際社會也對沙河大捷給予了高度關注。蘇俄方麵，得知李辰的部隊展現出如此強悍的戰力後，當即決定加大對華援助力度：將每月的石油供應量從5萬噸提升至8萬噸，同時追加援助一批反坦克炮、機槍與彈藥，並派遣軍事顧問團前往山東，協助李辰訓練部隊。蘇俄駐華大使致電李辰，祝賀道：“沙河大捷充分證明了華夏軍隊的抗戰能力，蘇俄將一如既往地支持華夏的抗日事業。”
而德國方麵，原本與小本子有著軍事合作，向小本子提供武器裝備與軍事技術。但沙河大捷讓希兒政府對小本子的作戰能力產生了懷疑——日軍連華夏的一支地方部隊都無法戰勝，反而損失慘重，未來能否在東亞戰場取得優勢，還是個未知數。德國外交部緊急召開會議，討論是否繼續加強與小本子的合作，不少官員認為“小本子的對華戰爭可能陷入長期泥潭，繼續深度合作將損害德國的利益”，因此德國對日本的合作態度變得猶豫起來，暫緩了部分武器裝備的交付計劃。
章縣莊園內，李辰接到沙河大捷的電報時，正在與妻子們商議後方支援事宜。看著電報上的戰果，李辰臉上露出了欣慰的笑容，對身旁的眾人說道：“邢剛打得好！機動反應旅沒有辜負我的期望，這一戰，不僅重創了日軍，更鼓舞了全國的士氣，值了！”
金鑫鑫笑著說道：“夫君，如今全國抗日熱情高漲，國際上也得到了更多支持，我們魯興銀行的黃金儲備充足，正好可以趁機采購更多的國際物資，支援前線。”
張海英也說道：“我已經根據前線的作戰經驗，對20毫米機炮進行了優化，射速更快、穿甲能力更強，兵工廠已經開始量產，很快就能裝備到更多部隊。”
伊娃補充道：“蘇俄那邊已經來電，同意增加石油供應，我會儘快協調運輸，確保前線的油料充足。”
李辰點點頭，眼中閃過一絲銳利的光芒：“沙河大捷隻是開始。命令邢剛，機動反應旅留守北平，配合宋哲源鞏固平津防線，繼續打擊日軍；臨沂兵工廠開足馬力，生產更多的戰車、火炮與彈藥；第十九集團軍主力加快向華北集結，準備迎接日軍的反撲。小鬼子吃了這麼大的虧，絕不會善罷甘休，我們必須做好萬全準備，迎接更大規模的戰鬥！”
平津戰場上，機動反應旅的士兵們在陣地上休整，戰車整齊排列，士兵們擦拭著武器，臉上帶著勝利的笑容。宋哲源的二十九軍也趁機加固防線，補充彈藥，士氣空前高漲。日軍則在遭受重創後，暫時停止了大規模進攻，重新調整部署，從東北與本土調遣更多的兵力與物資，準備對平津戰場發起更大規模的反撲。