瘋狂進攻。旅長曾國華又親率四團一個營前來支援，命令部隊從右翼對敵人實行包抄。在我四、六兩團的夾擊下，偽縣府大院四面圍牆被炸開，我軍戰士潮水般衝入，有200多名偽軍、偽政權人員舉手投降。龜縮在大炮樓裡的日軍顧問、偽政權人員和馬頭趕來增援的一小隊日軍仍負隅頑抗。我軍將敵人團團圍住，連續送上兩包炸藥，隨著震天動地的巨響，炮樓頓時支離破碎，有8名日軍被炸死，指揮官多田等7人被俘。

敵其他各路援軍也被我軍堅決地狙擊在距城關十幾裡或幾十裡的地方，從而有力地保證了攻城任務的順利完成。八路軍乘勝連克小馬頭、紅花埠、大圩溝等18處日偽據點。至上午10時，攻城戰鬥勝利結束。

翻邊戰術顯威　得到推廣

〃此役首創八路軍在山東敵後運用羅榮桓提出的翻邊戰術攻克縣城的著名戰役範例，也是八路軍一一五師在沂蒙攻克下來的第一個縣城。此後，翻邊戰術被推廣到各個根據地。〃市委黨史委主任崔維志介紹說，〃當敵人進入根據地的兵力強大而我們無法阻止時，為了讓其回兵，我軍就攻打敵軍的側後方向，這就是翻邊戰術。此戰術把戰鬥推進到敵人的心臟，從而使我們更有效地對付敵人的蠶食和掃蕩，同時擴大了根據地。〃

郯城戰役歷時兩天兩夜，斃傷日偽軍400餘人，俘日軍7人、偽軍及偽政權人