下午五时许，陈中根据海城的战况，下达退守大石桥的命令。晚上李闯大军被迫退守大石桥。
夜间，双方暂时停止了激战。
第三日晨，日军的三个师团，开始进攻大石桥附近的李闯大军。
当时，防守大石桥的李闯军队共有十个步兵团、五个炮团和一百八十门火炮。加上陈中调来的两个重炮团和一个步兵师。
他们分别驻守在铁路以东的平原和山区，以及前寨子、张官屯一线。
日军根据海南军队在大石桥的兵力部署，和前两日的日军损失情况，决定以炮火支援步兵进攻大石桥附近的前寨子、张官屯等地。
李闯学习了原来俄国炮兵采用的隐蔽射击方法，因此海南的炮兵发射2近万发炮弹，使前来支援的日军炮兵受到了重大的损失。
经过了一天的炮战，日军没有占到任何便宜，而且损失严重。夜间，李闯向陈中建议，组织一个步兵团，两个机枪连夜袭海城，将海城夺回来。
为了争取时间，陈中同意了李闯的方案，凌晨两点，偷袭日军的步兵团，成功的袭击了日军驻扎在海城内的师团司令部，活捉日军十七师团长犬养三郎，再次抢占了海城。
面对海城以北的日军，李闯建议几轮的炮击后，步兵师主动进行战略反攻。陈中同意了李闯的请求。
于是，在下午二时，李闯的三个步兵师开始了大反攻，在海城以北与日军展开了激烈的步兵对垒。
李闯调集五个机枪连对对面的日军进行猛烈的扫射，压制住日军的火力，同时，命令步兵在敌军的火力受到压制间隙阶段性的冲锋。
经过了近三个小时的攻击，支援旅顺的日军被消灭了一大半。乃木希典大为光火，有调动三个步兵两队两个炮兵两队赶往海城，这架势，誓要与李闯的军队决战到底了。
于此同时，陈中命令攻击旅顺的马骢部队和两个野战炮团进行猛烈的攻击。
旅顺城内由于缺水缺粮，日军一度开始混乱，发生了多次的日军内讧斗殴事件。
因此，乃木正雄一边紧急向军部求援，一面开始整顿军纪，规定凡是内讧斗殴的士兵就地枪决。
虽然，此条令颁布出来，但是，仍有许多士兵违法规定。旅顺城内的日军已经到了非常危险的地步，少有变化，就有可能发生华变。城内的中下级军官强烈要求乃木正雄，放弃旅顺城，冲出海南军队的包围圈。
乃木正雄在迟迟未见到辽阳过来的援军后，几次想同意下属的建议冲出旅顺城。
可是，面对旅顺城外三倍与自己的海南军队，乃木正雄还是放弃了这个决定，希望辽阳的援军能够突破海城、大石桥的海南大军防线，解救旅顺。