期间，双方有过激烈争执。
陈赓：“关家垴的地形对我十分不利，是否可以把冈崎大队放下山来，另选有利地形打他的伏击？”
彭德怀：“不行，一旦放走日军，就很难再打着他了，必须在此将其消灭！”
陈赓：“这样打下去，代价太大了！”
彭德怀：“就是拼光了，也要拿下关家垴！”
陈赓：“现在拼光了，以后怎么办？”
彭德怀：“拼光了，我自然给你补充。不能打硬仗的部队，以后也没有前途！有意见可以保留，但命令必须执行！”
由于伤亡太大，刘伯承师长亲自和彭德怀通话。
彭德怀：“冈崎大队所剩的人不多了，我们不能给敌人喘息的机会，应该一鼓作气坚决消灭他！”
刘伯承：“我的彭老总啊，这样打我们赔不起呀，伤亡太大了！”
彭德怀：“我的老兄，敌人援兵正在逼近。一旦鬼子下山，他马上就会和援军靠拢，你根本打不到它。”
刘伯承：“那就以后再收拾他！关家垴的地形对我不利，我军伤亡太大了！你这是赌气，蛮干！这一仗，我不同意再打！”
彭德怀发脾气：“拿不下关家垴，就撤销第一二九师的番号，*头不论大小！”
在彭德怀的严令下，从16时开始，八路军集中多个团连续冲锋，双方激战到深夜。
可惜，八路军进展仍然不大。
对日军威胁较大的，是八路军的迫击炮。
当时著名的炮神赵章成利用迫击炮平射的方式，掩护步兵进攻。
在6名优秀炮兵的配合下，短短6分钟的时间，他们往敌军阵地发射240枚炮弹。
迫击炮弹虽没有攻坚能力，仍然造成日军较大的伤亡，连冈崎中佐也在稍后被炸死。
不过，日军是成熟作战部队，指挥官死了自然由副官接任，抵抗并没有停止。
因不能击毁较为坚固的工事，鬼子又火线修建了防炮工事，迫击炮无法起到决定性作用。
而此次日军增援部队二三千人已经赶来，同八路军阻援部队交火。
现在看来，如果八路军不能在31日吃掉冈崎支队，就只能撤退。
结果31日一天，八路军竭尽全力进攻，仍然不能占领关家垴和柳树垴。
最后，连负责保卫八路军总部首长安全的特务团警卫连，也投入战斗。
八路军终于再次占领山顶的阵地，却吃不掉山腰的窑洞阵地，双方激战深夜。
柳树垴的1个中队日军，伤亡也不小，还是坚持作战。
当晚，日军援军已经很近了，负责阻击的八路军也颇有伤亡。
进攻关家垴的八路军面临腹背受敌，被迫停止进攻。
由此，关家垴战役结束，1万多八路军没有吃掉500日军。
冈崎大队老兵才田升多年后：“到10月31日早上，共军对文徳高地的攻击已持续了一天一夜，守卫阵地的士兵由于日夜激战，已经耗尽了弹药，处于用刺刀和敌人肉搏的困境。攻进阵地前沿的敌人，利用死角向我方战壕不断扔来手榴弹。我方士兵不停地抵抗，双方展开了激烈的肉搏……冈崎中佐站在阵地上指挥作战，10时30分左右一颗迫击炮弹落在近旁爆炸，冈崎大队长、藤泽少尉和犬饲上等兵当场被夺去了性命……就这样，到下午1时，支队逐次放弃了大部分主阵地，退至文徳高地的顶端台地阵地，缩小了战线……到下午3时，一部共军冲入了台地阵地，正当我军无力反击，最后时刻将要来临时，共军开始了全面的撤退。”
日军战后公布数据为战死52人，受伤97人，失踪2人，一共151人。
日本可能不把可以作战的轻伤员记录下来，97人受伤应该较为严重。
所以，实际伤亡数字，应该高于151人。
从直到最后阶段，冈崎支队还在顽强抵抗来看，他们的伤亡恐怕不会超过百分之五十，也就是300人。
八路军伤亡较大，当时公布损失600多人，歼灭日军400多人。
现在多认为阵亡500多人，负伤1570人，损失2000人，接近攻击部队的十分之一。
需要说明的是，此战日军胜利并不是偶然。
战斗结束后，彭德怀、左权、刘伯承、*、陈赓等人曾经来研究战场，对日军修建阵地颇为赞叹。他们认为日军的临时工事、暗堡掩体、火力配置都有很高水平。
他们组织基层军官来学习，还将阵地画为图纸作为教材。
