夜12时布置完毕，全旅炮火先对小蔡圩进行了轰击，第10团以第2连、第1连一部、第8连担任主攻，团侦察队及第3连为第二梯队，在小蔡圩东及东北宽100米的正面展开三个箭头攻击，因为协同不够，第1、第2连被敌反冲击打出，二梯队又没有及时跟上，故未能成功。随即组织第二次攻击，又被敌人击退，第2连、第8连伤亡很大。团继续组织第三次攻击，以第1、第3营各攻一方，以第7、第9连及第1、第3连展开四个箭头攻击，爆炸成功后，连续冲锋数次，但由于守军火力较强，尤其是使用了2纵部队第一次见到的火焰喷射器，所以部队伤亡较大，虽然突入圩内五个连，占领地堡一部，但由于干部伤亡大，部队缺乏掌握指挥而混乱，不同建制拥在一起，不能向突破口两边拓展。另外，由于没有切断李圩和小蔡圩之间的联系，李圩的守军主力不时增援并实施反冲击。时间接近17日拂晓，攻击尚未取得成果，第4旅只能决定撤出战斗，全旅集结黄泥圩一带待机。
这一战虽然给予整118旅约600余人的杀伤，并迫使整11师向南撤出，进一步拉开了与整69师的距离，但攻击部队伤亡也很大，两个营伤亡约计500人。战后2纵总结认为这一战斗失利的主要原因是：
1、 轻信俘虏口供，认为李圩之敌系第92旅残部，不堪一击。旅也没有对究竟是第92旅还是第118旅的矛盾情况进行追查，就贸然发起了战斗；
2、 兵力使用分散。原确定以第11团、第12团为主要攻击方向，但当第10团报告情况后又确定第10团为主要攻击方向。当第10团报告李圩守敌为第92旅四个营的兵力，旅应该适当调整部署。即使按照错误的情报，也应该集中两个团以上的兵力攻击较为稳妥，但该旅仅令第10团自行组织攻击（仅增加一个营兵力）。这样形成以四个营攻击第118旅二千余人的局面。
