在波波夫准备去劝劝阿帕纳先科的时候，尾高龟藏已经开始磨刀霍霍。按照他的意思，第十九师团参谋们制定了一个分两个阶段进行的进攻方案。即首先在夜里用一个步兵大队赶走张鼓峰的苏军，然后拂晓时分用另一个步兵大队攻击沙草峰。师团所属的重炮布置在张鼓峰西南方向的洪仪里（属朝鲜），为步兵提供支援火力。
但这一方案首先遭到师团参谋长中村美明大佐的反对，他认为该方案等于擅自扩大冲突，有违朝鲜军司令部“不扩大事态”的本意。不过尾高龟藏心意已决，再加上师团内一些中下级军官暗地里怂恿，一切反对意见都被当做了耳边风。
当晚，尾高龟藏直接向集结于一线的第75联队下达命令，让佐藤幸德大佐指挥第75联队以及加强给他的第76联队第一大队、第76国境警备队等部队立刻向张鼓峰发动进攻。
接到命令之后，佐藤幸德立刻命令部队陆续偷渡至河东岸，集结于张鼓峰南边的防川屯。并且连夜强征了防川屯所有18岁到45岁的男壮丁为其搬运辎重。
佐藤幸德的部署是：第75联队第1大队以及第2中队的一个小队加强速射炮、步兵炮、联队山炮和重机枪之后，部署于张鼓峰东南方向的52高地，确保该地区稳定。而大队主力则由52高地向张鼓峰夜袭；第75联队第10中队配属一个重机枪小队。对张鼓峰西北最高点的北麓（沙草峰南侧）进行夜袭，以切断张鼓峰苏军的退路。
在上述部队拿下张鼓峰之后，第76联队第1大队则配属国境警备队第1中队。于拂晓时分攻击沙草峰。第75联队第3大队（欠第10中队，配属第6中队）作为夜袭预备队。第15野战重炮联队第2中队的4门150毫米榴弹炮集中火力轰击沙草峰西南高地，并准备对苏军增援部队进行拦阻射击。
也就是说在7月4日夜，第十九师团已经做好了战斗准备。而此时，日本朝鲜军司令部才想起向东京的参谋本部汇报这一情况。有意思的是，朝鲜军参谋长北野宪造少将发给参谋本部的电报中，只是粗略地叙述了当天在沙草峰发生的小规模战斗。还故意把出击的日军兵力从19师团的两个步兵小队改写成古邑（古城）守备队的20名士兵。至于箭在弦上的19师团新一轮进攻，北野宪造只字未提。尽管这时他就在第19师团的指挥部里。
收到北野宪造的电报后，日本参谋次长多田骏中将分别向朝鲜军和关东军参谋长回电：“沙草峰事件，目前可由正在坚持实施‘不扩大方针’的现有部队予以处理，希命其及时报告现地情况。”
多田骏绝对想不到。他这头还在强调“不扩大方针”，那一头尾高龟藏已经开打了，多田骏的回电发出去没多久，就接到了第19师团正在向张鼓峰、沙草峰进攻的消息。这给多田骏惊得目瞪口呆，半晌说不出一句话来。
从7月4日午夜开始，日军开始从洪仪里向张鼓峰、沙草峰山顶开炮，试图炸毁山顶的战壕和铁丝网。凌晨时分，一个班的鬼子先头部队破坏了苏军阵地前沿的障碍物，紧跟其后的第75联队第1大队大队长中野藤七少佐带领部队兵分两路。分别从西侧和南侧的缓坡向峰顶的苏军阵地匍匐前进。
不过经过白天沙草峰之战的苏军已经提高了警惕，在夜间特别派出经过加强的巡逻队，巡逻战士听到日军前进的沙沙声。紧接着就发现了匍匐在地面的鬼子兵，顿时激烈的枪声划破夜空。阵地上的苏军立刻也做出反应，顷刻间照明弹一颗接一颗的升起，各种轻重火力猛烈开火。
这一下鬼子就惨了，夜袭失败，还一头撞进了苏军精心布设的阵地中。在交叉火力的扫射下，被压得抬不起头。无奈之下。中野藤七只能率领残余部队进行万岁冲锋，结果刚刚爬起来就被苏军的机枪火力打成了筛子。
偷袭失败！
佐藤幸德在前线指挥所里看到第1大队陷入苦战，马上派出预备队第6中队从张鼓峰西侧夹击苏军，准备乘着苏军注意力被第1大队吸引时再偷袭一把。
此时峰顶的苏军边防部队情况也不是特别理想，虽然暂时压制住了日军的第1大队，但是对方毕竟有一个大队的兵力，而且加强了诸多火力。随着战斗进行，日军渐渐的开始摆脱不利的局面，甚至一度依靠火力的优势逼近到了苏军的前沿。尤其是当第6中队从另外一侧发动进攻的时候，峰顶的苏军有些捉襟见肘，只能以空间换时间逐步后撤。
雪上加霜的还不止这些，由于夜间下了一场雨，到了黎明时分，整个张鼓峰峰顶都被一片雨雾所笼罩，这让兵力处于劣势的苏军更加的困难。
激战至早晨5时，张鼓峰峰顶的苏军只剩下最后两处阵地，其余的位置都被蜂拥而上的日军所占领。在六时许，激战了一夜的鬼子兵趾高气昂的在张鼓峰峰顶升起了旭日旗。
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