紅軍掃清了江油城外圍之后，江油成了一座被紅軍圍包的孤城。這座縣城有三座城門，在紅軍到達(dá)之前關(guān)上了兩座，只留下北門與城外聯(lián)絡(luò)。但是，當(dāng)防守外圍的任建勛團(tuán)被紅軍擊潰之后，江油城的北門也關(guān)上了。此刻，川軍楊曬軒旅的旅部、一個手槍連和九個步兵連全部被困在了城里。鄧錫侯打電話問楊曬軒能堅持多久，楊曬軒回答說最多十天。

四月十六日，鄧錫侯率川軍第二十八軍第二師的龔渭清旅、第五師的陶凱旅、李勛伯團(tuán)和任建勛團(tuán)由綿陽出發(fā)，到達(dá)青蓮鎮(zhèn)，會合了孫禮和盧濟清的兩個旅后，繼續(xù)向江油前進(jìn)。

紅四方面軍根據(jù)敵情的變化，決定以第九軍二十七師繼續(xù)圍困江油縣城，而將第四軍十師、十一師，第九軍二十五師，第三十軍八十八師主力部署在鄧錫侯部的必經(jīng)之路上。四月十七日拂曉，川軍開始了進(jìn)攻，進(jìn)攻似乎發(fā)展順利，紅軍節(jié)節(jié)抵抗，但抵抗一陣后就稍退一段，川軍雖然每推進(jìn)一步都要付出代價，但是追究是在向前推進(jìn)。這種緩慢的推進(jìn)一直持續(xù)到了下午，川軍左翼部隊已經(jīng)攻到了魯家梁子的半山腰，右翼部隊也占領(lǐng)了一個高地，并開始向紅軍主陣地發(fā)起了攻擊。天黑之前一定要拿下戰(zhàn)斗，如果能夠發(fā)動一次猛烈的沖鋒，紅軍也許瞬間就垮了，這次無論如何要把他們趕回涪江以北去--鄧錫侯覺得勝利在握。

此時，徐向前正在江油城南的一間民房里閱讀《史記》，這本紅軍繳獲來的豎版史書令他一有空就想讀一段。徐向前與四川軍閥們交手多次，他的體會是：論兵力，劉湘兵強馬壯；論打仗，鄧錫侯精明過人。因此，他給部隊的命令是：以小部隊的邊打邊撤，把敵人深深地引進(jìn)來，同時以一部向敵人的后面包抄迂回。

接近下午四點的時候，徐向前抓起電話下達(dá)了作戰(zhàn)命令。

第四軍軍長許世友不是個好脾氣。迎著川軍密集的子彈，他硬要站在陣地的前沿，大個子警衛(wèi)員無論如何也拉不動他。許世友一九二七年參加黃麻起義后，在紅軍中歷任排長、連長、團(tuán)長、師長、軍長，在出生入死的戰(zhàn)斗中雖七次負(fù)傷但兇氣未減。沒有人知道這個威猛的紅軍將領(lǐng)到底有多大力氣，據(jù)說他能把一頭大黃牛舉起來然后重重地摔死。他那把又寬又厚的純鋼鍛造的鬼頭刀極重，紅軍戰(zhàn)士往往需要雙手抬著才能試試這把大刀的分量，但是許世友單手掄刀卻猶如一陣旋風(fēng)，無數(shù)敵人的腦殼在他刀起刀落的風(fēng)聲中滾落在地。這天下午，許世友雖然接到了反擊命令，但他不準(zhǔn)部隊射擊，說誰在五十步以外射擊就槍斃誰。川軍快到跟前的時候，許世友突然大吼一聲，官兵們一齊開火，然后陣地上便殺聲四起。戰(zhàn)斗進(jìn)行到關(guān)鍵的時刻，許世友果斷起用了預(yù)備隊二十八團(tuán)。二十八團(tuán)團(tuán)長王近山是方面軍中有名的打仗能手，這個團(tuán)堅守在第四軍和第三十軍的接合部，陣地始終堅如磐石。

同時，第三十軍也發(fā)出了出擊的命令。二十五師和八十八師的紅軍官兵沖出陣地向敵人撲了上去。由于沖擊得太急，擔(dān)心在川軍猛烈的火力下出現(xiàn)太多傷亡的指揮員一個勁兒地喊“穩(wěn)住氣！不要急！”但是，紅軍官兵的沖擊已經(jīng)無法停止。從早上六點就開始進(jìn)攻的川軍已經(jīng)連續(xù)十個小時沒有休息了，部隊在紅軍突然發(fā)動的反擊中被截成了幾截。眼看要被包圍的川軍拼死突圍，與沖到了跟前的紅軍混戰(zhàn)在一起。八十八師二六五團(tuán)團(tuán)長鄒豐明一手拿著駁殼槍、一手握著一柄大刀沖在隊伍的最前面。戰(zhàn)斗進(jìn)行到膠著狀態(tài)時，川軍集中了一個整旅的兵力在中路開始了突擊。二六八團(tuán)二營在機槍的掩護(hù)下，一個連冒著彈雨在正面阻擊，另外兩個連開始向敵人的兩側(cè)迂回。一個十六歲的小戰(zhàn)士，是兩個月前紅軍攻打勉縣時參軍的，他在連續(xù)刺倒了兩個敵人之后，又和另外一個把刺刀刺入他后背的敵人抱在了一起，無論敵人怎樣扭打他就是不松手，直到趕過來的戰(zhàn)友把這個敵人刺死--小紅軍終于松開了自己的雙手，他踉蹌著撲向自己的戰(zhàn)友，背上依然插著敵人的刺刀。

黃昏，川軍各部隊開始出現(xiàn)動搖，右翼孫禮旅由于傷亡巨大率先向中壩方向潰退。孫禮旅的潰退導(dǎo)致盧濟清旅三面受攻，盧濟清不敢戀戰(zhàn)只有趕緊撤退。紅軍對魯家梁子的包抄最后形成合圍態(tài)勢，龔渭清旅和陶凱旅的退路已被截斷，被圍困的川軍只有進(jìn)行最后的搏殺。在搏殺中，龔渭清親自指揮他的駁殼槍營進(jìn)行反擊，但是已經(jīng)無法阻擋紅軍兇猛的攻勢。龔渭清身負(fù)重傷后，他的團(tuán)長趙云霖、張南芳以及營長龔應(yīng)全也先后負(fù)傷，全旅士兵傷亡過半。陶凱旅在投入了預(yù)備隊后雖然勉強穩(wěn)住了陣地，但是全旅傷亡已經(jīng)超過了五百。各路川軍的潰逃令在嘴頭巖指揮部督戰(zhàn)的鄧錫侯心驚膽戰(zhàn)。在命令預(yù)備隊原地阻擊紅軍的追擊后，他自己也卷入了潰逃的川軍隊伍中，直到進(jìn)逃進(jìn)了中壩縣城把城門死死地關(guān)上。