有了二號堡壘為依託來進攻四號堡壘就容易了許多，後方的重炮畢竟不是百發百中，像護壘壕這樣的地方根本很難被重炮照顧到，而在二號堡壘向四號堡壘用六寸壘炮來射擊就彌補了這些不足，而且這裡還有一門大口徑臼炮，中國士兵將這門臼炮重新調整後用來攻擊四號堡壘後方的交通壕，效果非常明顯。
四號堡壘屬於一個尚未完全竣工的堡壘，在二號堡壘的火力配合下，中國士兵用爆破筒和手雷強行端掉了四號堡壘的五處機槍火力點，同樣採用向護壘壕中填埋木料再鋪上沙袋形成進攻通路。在二號堡壘六門一百二十毫米壘炮的精確射擊掩護下，只用了不到一個小時的時間，中國士兵就衝進四號堡壘進行內部清掃，不到一刻鐘便飄起了中國軍旗。
二號堡壘和四號堡壘是海參崴要塞核心陣地的突出部，這兩個堡壘的丟失使得俄軍正面陣地被撕開了一道寬數百米的進攻道路，更重要的是這兩座堡壘還是最重要的五號堡壘屏障。因此這這兩座堡壘的失手震動了俄軍，要塞司令斯特塞爾立刻下令不惜一切代價奪回二號和四號堡壘，命令剛剛發出去，阿列克賽耶夫便來電詢問問什麼丟失了這兩座堡壘，斯特塞爾立刻回電：此戰失利皆因為中國軍隊炮火迅猛，而我要塞工程大多都尚未完工，尤其是要塞前沿陣地缺乏地雷等有效武器來抵制中國軍隊的進攻……工程死角太多，堡壘選擇地形不當，缺乏縱深易於突破，我以下令反突擊，奪回兩座堡壘……
阿列克賽耶夫對斯特塞爾的回電解釋非常不滿，但此時已經沒有太多的時間——早上八點，軍港二號炮台瞭望哨發現了海面上的中國主力戰艦出現，就在半個小時前，中國海軍主力戰艦十五艘向二號炮台開炮，而對面的勒富島山坡後面也傳來了開炮聲，中國軍隊在對面的島上設立了重炮陣地！
阿列克賽耶夫此時已經焦頭爛額，遂把斯特塞爾的電報和自己正遭受中國海軍炮擊的電報直接發送給彼得堡。俄國最高當局再接到電報後大驚失色，俄國陸軍大臣薩哈洛夫在電文上批語：「閱！這意味著什麼？！」
俄國陸軍總參謀長費羅洛夫當即指出：「這可能是符拉迪沃斯托克要塞投降的辯護書！」
在要塞司令斯特塞爾的命令下，康特拉琴科師擔負起了這次反攻二號、四號堡壘的任務。為了能夠完成這次任務，在康特拉琴科的要求下，阿列克賽耶夫批准了再次加派人手來轉運從皇太子號上拆卸下來的四門一百五十二毫米火炮，在刺刀和步槍的威脅下，整整一萬中國人和少部分朝鮮人被迫來承擔這項工作。原本這四門火炮是準備用六千人花二十天的時間運上五號堡壘的，但俄軍沒有想到中國軍隊行動如此迅速，這些火炮還只有一門運上了山頂，還沒有開始組裝，其餘三門還在運輸中。斯特塞爾為康特拉琴科師補充了裝備，包括十門改裝的七十六點二毫米迫擊炮，還有拆了東牆補西牆的步槍，使康特拉琴科師成為海參崴唯一一個能夠全部裝備步槍的作戰師。
相對於俄國陸軍，中國陸軍對於迫擊炮的應用和裝備數量更多，這個比例恐怕也是世界上所有陸軍中迫擊炮數量最高的軍隊——正因為中國大量裝備七十五毫米速射炮，但對於它的局限性極為不滿，尤其是在中國陸軍初建到成長的這十年當中，迫擊炮、手雷這些第一線步兵重要的火力支持遠比後面的大炮效果更好，這才促使中國陸軍大量裝備迫擊炮。
第一師和第四師分別控制了二號和四號堡壘之後，並沒有急切的向五號堡壘發起攻勢，而是停下腳步構築攻勢，並且同時向兩翼發展——按照作戰計畫，他們已經提前十五個小時完成了自己的作戰任務，後面的火炮要根據戰局來轉變位置，尤其是要將二號和四號堡壘成為進攻五號堡壘的跳板，將重炮運動上來以減少進攻傷亡損失。
下午三點三十分，康特拉琴科師開始展開對二號和四號堡壘的進攻，不過在此時二號堡壘的右側同樣未完工的七號眼鏡堡已經被二號堡壘的一百二十毫米重炮變成了廢墟。這樣一來三座堡壘雖然被炮火破壞嚴重，但是互為犄角，在中國陸軍初步完善了野戰工事之後，顯然康特拉琴科師的進攻難度增大了不少，尤其是為了對付俄國要塞堡壘那誇張的護壘壕，後方中國軍隊準備了大量的木料，這也為完善野戰工事提供了足夠的建材。
為了支援康特拉琴科師的突擊行動，五號堡壘和尚未失守的一號、六號堡壘向二號堡壘進行了短暫的炮擊，不過它們的炮擊立刻招致了中國陸軍重炮部隊的報復——非常有「節奏感」的沉悶的低嘯聲在中國炮兵陣地上響起，在炮口上騰起十餘米高的「參天大樹」一般的煙柱，接著便可以看到猛烈的爆炸聲在剛剛還在射擊的五號堡壘上響起。
先前中國重炮部隊的那二十餘門三百零五毫米的超級重炮是在一片七十五毫米和其他幾十門不同口徑的重炮聲發射的，但遠不及它單獨發射時的那種壓倒一切的威勢。在地面上對一個固定目標射擊遠比在海上射擊的命中率要高得太多，而二十餘門超級重炮每隔幾秒發射依次發射，也就意味著每隔幾秒中國炮兵陣地上便出現一棵「大樹」，一輪下來不到一分鐘又開始新的一輪炮擊，五號堡壘所在的山頭幾乎被濃煙所包圍，任誰都不敢想像煙霧散盡後五號堡壘是不是還能存在。而重炮部隊似乎意猶未盡，在因為煙霧問題停止對五號堡壘射擊後，調轉炮口開始對一號和六號堡壘進行炮擊，很快俄軍的火炮聲便銷聲匿跡，從頭到尾連一刻鐘都不到。
俄軍短暫的炮擊對二號堡壘的中國陸軍陣地並沒有造成多大的傷亡，因為先前中國重炮已經將這個堡壘炸塌了一部分，面對五號堡壘的那一面損傷並不大。在炮擊開始的時候中國士兵們便鑽進防炮洞或是堡壘中，除非是重炮炮彈直接命中，否則士兵的生命是非常安全的，更何況特務機關破壞了俄軍在海參崴最大的彈藥庫，太平洋艦隊出海也帶足了炮彈，這就使得要塞炮彈變得非常緊張，俄國人也捨不得這麼多炮彈。
五號堡壘的炮擊聲便是康特拉琴科師衝鋒的號角，等短暫的炮戰結束後，他們已經運動到不足兩百米的地方上了，藉助複雜的地形在壕溝、谷地、彈坑來拉近距離。中國士兵立刻進入戰壕，架設迫擊炮和機槍，二十三門六十毫米準備好的迫擊炮立刻射擊，在迫擊炮彈的爆炸聲中，居高臨下的中國士兵可以清楚地看到俄國士兵在某一個彈坑中被炸飛出來的景象，甚至是數段人體殘肢。
六門七十五毫米速射炮和一門勉強可以射擊的一百二十毫米壘炮則對山下俄軍的交通壕進行炮擊，以阻斷後續俄軍的增援。不過一會俄軍的迫擊炮也開始反擊了——俄軍的迫擊炮是從戰艦上拆下來的四十七毫米艦炮改裝而來，可以發射重達十一公斤的炮彈。遂不及防，堡壘上的兩門迫擊炮被打啞，而更多的中國迫擊炮則放過了那些向前運動的俄國士兵開始尋找它們隱藏在草叢和彈坑中的對手。
在迫擊炮的壓力降低下，俄國士兵已經前進到距離一線戰壕不足一百米的地方，所有的俄國兵都鑽出來，口中怪叫著向戰壕發起衝鋒。不過很快一陣「手榴彈雨」將沖在最前面的二三百名俄國兵炸飛，隨即八個機槍火力點開始噴射出長長的火舌，如果不是陣地狹窄，馬可沁機槍的分量又不輕，進攻部隊完全可以部署更多的機槍。
在機槍響起之後，俄國兵的這次進攻在不到兩分鐘的時間便宣告失敗，距離戰壕不到一百米的地方被中國士兵的馬可沁機槍和手榴彈製造成了一個「無人區」，一次衝鋒俄國人除了丟下三百來具屍體和傷病之外，沒有任何成果。
就這樣衝鋒，反衝鋒……在太陽落山之前，俄國人始終沒有突破這道戰壕，反而留下了一大片扇狀分布的死屍。康特拉琴科師長在遠處的戰壕中用望遠鏡目睹了這一切，俄國士兵不可謂不英勇，在天黑之前總共組織了四次衝鋒，差不多有一千二百多人留在了這道山坡上。相比之下二號堡壘上的中國軍隊打得相當輕鬆，馬可沁機槍、手榴彈和迫擊炮在這樣的防守戰中起到了巨大的作用，到最後馬可沁機槍分成兩個批次進行射擊，免得長時間射擊槍管發熱不能射擊。
晚上的夜襲一向是改變雙方局勢的重要手段，在白天遭受巨大損失的康特拉琴科師為了完成自己的任務，在夜間發起了數次衝鋒。負責防守的中國軍隊也開始輪換上場，在探照燈和照明彈的指引下進行頑強的抵抗，雖然俄軍數次沖入陣地，但皆被狼狽打回。一個晚上機槍聲、炮聲、步槍聲、手榴彈的爆炸聲響徹不停，折騰造轉天的六點俄軍才放棄進攻——此時山坡上的每一寸土地都被鮮血所沁透，康特拉琴科師至少在這座海拔僅一百八十米的小山坡上倒下了六千三百人，重創康特拉琴科師，而激戰一夜之後第一師也傷亡六百餘人，這還是占著巨大的地利和火力優勢。
康特拉琴科拿起電話向同樣焦頭爛額的阿列克賽耶夫哀求道：「激戰一夜傷亡巨大，請求暫停攻擊！」
阿列克賽耶夫聽後氣得將電話扔在地上，走出司令部後看到東面要塞方向不斷冒起的黑煙，黎明的空氣混合