美军第31团级战斗队的每个人都知道中国军队将在入夜后发动攻击，但是，却没有人知道中国人发起攻击的确切时间。
于是，全神戒备就成了每个人的选择。
不过中国人似乎并不着急，他们没有像预料中那样天一黑就进攻。而兵力本就有些捉襟见肘的美国人自然也不会傻到主动出击，所以整个战场都呈现出一种诡异的平静。
漫长的等待后，在晚10点，志愿军终于再度发动了攻击。
当枪声和爆炸声响起时，守卫在阵地上的美军士兵的第一反应都是长出一口气。
这次进攻，詹大南集中了手头的所有火炮，进行了一次火力准备，但由于弹药不足，火力准备在5分钟后就结束了。
炮火一停，志愿军238团和239团就分别从新兴里东南和西南方向向美军阵地发起了攻击。
这一次，有了防备的美军也终于见识到了志愿军的战术。
首先，志愿军各连均投入一个排兵力，以班为单位，向美军防线发动全面试探攻击，以寻找美军防线的薄弱点。在试探攻击后，各连连长将当面美军防线的情况上报营长，营长再上报团长。团长则根据情况，在留下一个营的预备队后，向一个点或几个点一次性投入两个营的进攻兵力，以期撕开美军防线。
战至午夜，千疮百孔的美军防线再次被突破，238团和239团各有一部突入新兴里美军阵地，在新兴里村内和美军展开巷战。
不过和第一晚不同的是，尽管阵地被志愿军突破，已经意识到自己再无退路的美军仍然坚守在了自己的阵地上，拼死抵抗。
而且，志愿军基本依靠人力的通信联络手段在这瞬息万变的战场上也根本满足不了需要。以至于突入新兴里的各部队到最后都是各自为战。
相反，美军则因为收缩防线，得以充分发挥第15防空炮兵营d连剩余3辆m19双管40mm自行高炮和4辆m16四联装.50英寸高射机枪车的火力。
当志愿军在丰流里江桥附近集结时，即遭到40mm高炮和.50英寸高射机枪猛烈交叉火力的攻击，伤亡很大，进攻一度被迫中断（战后，美军对此战中m19双管40mm自行高炮的表现给予高度评价，认为这是当时“最有效的武器”）。
当晚，再度出现了志愿军士兵在攻占美军阵地后，停留在美军帐篷内烤火取暖，捡食美军食物从而被隐藏美军射杀的场景——缺衣少食的志愿军战士们这时实在已经到了生理的极限，没有人有资格指责他们！
眼见战况激烈，突入新兴里的部队并没能扩大战果，周卫国向詹大南再度请战，被詹大南再度拒绝。