八路军副总司令彭德怀闻报大怒，立即下令追究担负兵工厂防守部队的责任，一名连长受到了最严厉的军法处置，当场被予以枪决。与此同时，他决定调兵遣将，对冈崎支队进行攻击，为此几乎动用了太行山区包括一二九师主力在内的所有八路军。

1940年10月29日一早，冈崎支队发现了已经迫近的八路军。来者是此次彭德怀最先派出的七七二团，双方一手，冈崎就察觉不妙，因为七七二团使用了迫击炮攻击，而在八路军中，能够拥有迫击炮的都是主力部队。本来“扫荡”期间，还有另外一支日军部队——铃木支队与冈崎支队协同作战，但铃木支队没有来洪水镇，冈崎支队成了孤军。在这种情况下，冈崎不敢恋战，连忙率部夺路而逃，但八路军总计九个团已经从四面八方合围上来，冈崎支队只好边打边走，就这样来到了关家垴。

关家垴是一个群岭环抱的山岗，山岗很高，垴顶（即山岗顶部）是一块方圆几百平方米的平地，适合排兵布阵。站在垴顶，四野视线开阔，地势均呈梯田度下降坡度，看似平缓，实质沟壑纵横，易守难攻。

关家垴南面还有两个山岗，正南方为峰垴，其西侧为柳树垴。当日军爬上关家垴顶时，峰垴、柳树垴都已被八路军所占领，眼看“前有阻敌，后有追兵”，只得停止前进，连夜在关家垴构筑防御工事。

当晚，冈崎又派出一个中队，趁夜对柳树垴发动袭击。守备柳树垴的是决死第一纵队（决死一纵）二十五团二营，决死一纵在八路军中属于新军，当日军摸上来时，二营还以为是前来接防的兄弟部队，既没有对口令，也没有问番号，就准备与日军“交接”阵地。日军训练有素，乘二营处于麻痹大意的状态，直到接近垴顶时才骤然发难，而且并不开枪，挺着刺刀就向二营发起冲击。二营措手不及，部队伤亡惨重，导致柳树垴轻易就落入敌手。

因为战场经验不足，二营丢失柳树垴后，没有在第一时间实施反攻，以夺回自己的阵地。次日凌晨四点，当该营向柳树垴发起冲锋时，日军已经构筑好防御工事，并用机枪火力封锁住了前进道路。二营付出很大代价才冲到第一层梯田下，之后就再也攻不动了。