国军坦克同时开火还击，七十五毫米高爆弹把灌木丛后面的反坦克炮阵地炸成一片火海，六门炮被当场炸飞了四门。残存的两门炮还在装弹，第二波炮弹又砸了过来。炮长被弹片削掉了脑袋，装填手被冲击波抛出十几米远。
独18师的步兵跟在坦克后面，用冲锋枪和手榴弹清理日军残存的散兵坑和机枪点。日军第139师团的后勤辎重队遭到坦克部队冲击，乱作一团。赶马车的日本辎重兵看到从山坡上冲下来的坦克，扔下马车就跑，但两条腿终究跑不过履带，很快就被车载机枪尽数扫倒在公路上。
上午十点，龙浩东的坦克切断了公主岭通往二十家子的公路。第139师团的后路被截断了。
西线，中国军队的骑兵第12师、骑5师、骑6师在炮火准备开始后从五棵树以西的平原地区发起冲击。两万骑兵在开阔地上展开，马蹄踏起的尘土遮天蔽日。奇俊峰的战马跑在最前面，他身后的蒙古骑兵端着马刀，军刀在阳光下闪着寒光。
伪满军混成第7旅和第9旅的阵地挡在骑兵冲击的正面上。这些伪满军士兵本来就战意不高，被炮火轰了四十分钟后更是胆寒。当看到地平线上涌出来的骑兵洪流时，前沿阵地上顿时士气崩溃，乱作一团，许多人抱头鼠窜。督战的日军宪兵开枪打死了几个逃跑的，但仍止不住溃退的势头。
混成第9旅的旅长带着旅部往北逃，被奇俊峰的骑兵从后面追上，一柄马刀劈开了他的后脑勺。混成第7旅残部被骑5师和骑6师合围在一片洼地里，抵抗了不到两个小时就全部缴械投降。
打到天黑时，日军的三道防线被撕开了两道。第10师团的伤亡超过了三分之一，第29师团被正面压得不断后退，第139师团被截断后路后陷入混乱。
5月21日，白轩下令全线压上。第42集团军主力从中路猛攻，不给日军任何喘息的机会。龙浩东的装甲师从东侧往西碾压，把第139师团残部一点一点往中央挤压。东北挺进军和骑12师从西侧往东包抄，堵死了日军往西逃窜的一切可能。
包围圈在不断缩小。
5月22日，日军指挥体系开始崩裂。第10师团师团长十川次郎在三道林子以北的临时指挥部里被国军炮弹击中身亡。第29师团师团长在组织突围时被坦克炮弹炸死在地堡里。伪满军骑兵第3旅在旅长率领下战场起义，调转枪口向日军开火。
战至当天下午，日军防线彻底瓦解。
残存的日伪军丢弃重装备，沿着公主岭往北的公路溃退。公路上塞满了被遗弃的火炮、卡车、马车和尸体。溃兵们扔掉步枪和背包，徒步往长春方向狂奔。国军坦克和骑兵追上来的时候，他们甚至连回头开枪的勇气都没有了。
白轩站在三道林子指挥所的屋顶上，举着望远镜往北看。视野尽头，装甲第一师的坦克正在公路上追逐溃逃的日军车队，车载机枪扫射声清晰可闻。西面平原上，骑兵的马刀在夕阳下闪着暗红色的光。
他放下望远镜，对身后的张安邦说：“给行营发电。四平正面敌军已被击溃，残敌向北逃窜，我军正在追击。”