新增援的中国部队不顾伤亡，向越南军队阵地发起强攻（日语为“肉迫攻击”）。据生还的越南军队士兵叙述：“中国军队越过自己一方的阵亡人员尸体反复冲锋，那种作风让越南士兵在战斗中深感恐惧。”按照越南人民军提供的信息，其描述为：“这次攻击中国军队不顾牺牲，采用人海战术，结果兵力不足的越南军队终被压倒。”
1979年2月25日，对越反击战时越南人民军总部发表战果，称在此前的一周中，共计歼灭中国军队两万名，击毁中国军队战车220辆。
1979年2月17日晨五点，中国军队第41军，第42军合计六个师，向越军阵地发起突然攻击。攻击的主要方式采用了传统的“人海战术“。越军则以346师，354师，316甲师，188炮兵师，独立第677团迎击，双方在越北全线展开激战。
2月18日，苏联宣布进入战备警戒体制。
2月19日，老街成为越南第一个陷入中国军队手中的重要城市，恶斗中，越军第246团（所属师不详）团长战死，团参谋长被中国军队俘虏。到2月20日晨，开战仅仅三天多一点的时间，越军伤亡已经超过一万名，并有七座导弹基地被摧毁。
中国军队的全面进攻在2月21日达到一个高峰。这一天，中国军队开始对谅山外围发动攻势。由于在前面的战斗中损失较大，中国军队的进攻显得比较仓促。但是，在援军到达后中国军队立即发起第二次总攻击，并打得十分坚决。这次攻击给越军带来大量伤亡，防御体系出现动摇。
但是，2月22日，越军及时出动了预备队第345师（原文为师团-译者注），重新稳定了谅山一线的形势。双方围绕谅山外围展开激战。
23日，越军主力第3师（或近卫第3师）出现在战场上，这支生力军一度将中国军队截为两段。从23日到25日，两军主力在谅山周围反复厮杀。25日越军地面部队在飞机支援下发动反攻。但是，实际战场形势已经是强弩之末。意识到无论如何战斗中国军队都在取得上风，谅山的居民25日开始撤离，向南方疏散。
就在这一天，越南人民军总部发表战果，称在此前的一周中，共计歼灭中国军队两万名，击毁中国军队战车220辆。
这一阶段的战斗中，中国军队主要从三个方面攻入越南境内，即西侧的老街方向，中部的高平方向和东部的谅山方向。
在老街，越南人民军遭到河口方面中国军队毁灭性的火力打击，但曾经一度顽强守住阵地。
老街方向是中国军队“入侵”的预期方向，因此越军部署了较多兵力，力图死守。在老街市区防御的主力为第254团，在其向南延伸的铁路线和公路线方向部署了第121团，在老街西侧则部署了第148团和第192团。此外，还在河口北侧部署了第95团作为侧翼部队。但是战斗开始后第95团就率先被歼灭，其他部队中有的团放弃阵地沿铁路向南方后退，被中国军队追击后分散成小队作战，失去建制。因此，尽管越军第316A师奋勇从西侧赶来解围，在两路中国军队的夹攻下突破前进了十公里，最终老街仍然落入中国军队手中。第316A师仓促撤出战斗，老街周围部署的部队大多“全灭”。
高平方面越军的主力为346师，预备队为338师。这一地区东，北两面均与中国接壤，所以遭到两路夹攻，战斗中346师师参谋长被俘，是越军在战斗中被俘的最高人员。
但是，高平方面的抵抗给中国军队造成了大量杀伤。其原因在于这里山地地形复杂，对于节节抵抗的越南军队，中国人民解放军缺乏山地战斗经验。同时，炮兵支援不足，也是中国军队的重要教训。
中国炮兵实力雄厚。在老街取得的战果，和炮兵火力的强大有直接关系。但是，中国军队的炮兵仅仅一天时间就打光了所有炮弹。第二天，炮兵支援能力大大减弱。而下一次炮弹补给要到4天以后，且只有一个当量。
中国军队的炮兵主要使用牵引式火炮，放列所需时间较长，严重影响了进攻的速度。这大概是中国军队在此战中学得的最大教训之一了。
对越反击战：血染同登
2月26日上午，向越南人民军的担当部门了解，得知战况比较平稳，但是下午激烈的战斗再次开始。这一天，中国方面的首脑提出，第一，这次反击作战是有限度的，第二，反击将不扩大，第三，反击结束后将撤回国内。
同一天，我们对越中两军的情况作了更多了解。
根据掌握的情报，中国军队的一个师团，包括三个满员2，820名的步兵团，一个满员600名的装甲团（装备战车32辆，自行火炮10门），一个满员1，140名的炮兵团，三个直属营（320人的通信营，520人的高射炮营，470人的工兵营），此外还有警卫连（70人），特务连（110人），侦察连（140人），多管火箭炮连，以及司令部人员（630人）和辅助人员（200人）。中国军一个师团的总兵力为12，600名-12，800名之间。
与此相对，越南人民军一个师团，包括三个步兵团（团下设三个步兵营，一个机炮连，一个后勤连和一个直属队），一个炮兵团，师团部警卫营，工兵营，此外，还有侦察连，直属连，通信连，卫生连，运输连，修械连，经理连越南军一个师团的总兵力为10，300-10，600名之间，相当于与中国军80-85%的规模。
2月27日，开战的第十天，战斗骤然激烈起来。
这一天，一度将进攻节奏减缓的中国军指挥部，将预备兵力投入，试图突破越南人民军建立的防卫线。在战斗中谅山方面守军无法守住阵地，丢失了至关重要的谅山飞机场。
可是，就在此时，越南人民军也针锋相对发动了反击，反击的方向是谅山方面的重要据点同登。作为谅山防线锁钥的同登，在早些时候经过顽强抵抗此时已被中国军队占领。
在2月28日，越南军的反击奏效，夺回同登大部，此举当令中国军队指挥部大吃一惊。越南人民军方面说，这次战斗中的越南军队，采取了灵活的作战方式，将部队分编成几十人一路的小编组，以此为基础，向中国军队发动了攻击，成为对中国军队指挥弹性的考验。
越南人民军采用这样的战术，在运用装备上有特色。他们大量使用了越南战争结束时美军和南越政府军抛弃的携带式轻便无线电台，因此战术动作十分活跃。
中国军队对这种战术猝不及防，越军的作战因此一时奏效。尽管中方兵力占有优势，但受到的损失应该也是不小的。可见，从朝鲜战争结束后，20年间基本没有大规模实战的中国军队，在面对刚刚和美军，南越政府军结束历时十几年战争的越南人民军时，战斗力受到极大的考验，单兵战斗经验上存在差距。
