正在红军发起进攻的同时，对方赶来增援的第49师师长伍诚仁正带领着手下部队连夜向包座方向行军。伍诚仁与徐向前是黄埔军校的同学，自从和红军交战几乎没有打过败仗，气焰十分嚣张。他把这次驰援包座看成是自己在“蒋委员长”面前表现的绝佳机会，一点都不敢在路上耽搁。但是，甘南地区的山路崎岖难行，49师部队只能缓慢前进，这让他心急如焚，不停地督促手下加快行军速度。 30日拂晓，30军军长程世才向徐向前报告：“据俘虏供称伍诚仁师正向这里运动，其先头部队291团下午可抵达包座，主力估计明天黄昏到达。”夜幕降临时，增援的49师先头部队进抵大戒寺南。为诱使援敌全部进入我伏击圈内，264团略予抵抗后，奉命撤至大戒寺东北。深夜，291团进至大戒寺，红军再度向敌人发起佯攻，以制造紧张态势，加速敌人主力和师部进入我伏击圈的速度。夜战中增援的敌营长陈嘘云中弹身亡，团长汤建威赶紧向伍诚仁发电，请求火速增援大戒寺。 31日中午12时，伍诚仁终于带师部进到大戒寺以南的地区。初一交火，红军节节败退，伍诚仁不免起了疑心，他派精锐前出进攻，余下的3个团的兵力沿包座河东西两岸谨慎推进，企图把红军逼迫到包座附近围歼。 程世才发现266团诱敌深入速度不够，当即指示要假戏真做，发起猛烈进攻。266团迅速抢占路两侧有利地形对敌发起攻击。伍诚仁发现前方部队前进受阻，立即命令部队在优势火力掩护下向前推进，战斗十分激烈。伍诚仁这回才相信正面之敌是阻援而不是诱敌深入，他更加担心大戒寺内的守军被歼灭后难以达成里应外合的态势，于是命令部队快速推进，以解291团之围。 31日下午3时，敌主力已进入红30军预定的伏击圈，如果再按计划黄昏出击，就会错失良机。徐向前果断给前线下达了反击命令。埋伏在山林间的红88师、红89师指战员，早已经迫不急待，听到命令后个个如猛虎下山，向敌人发起了猛烈攻击，绵延6至7里的山谷之中枪炮齐鸣，喊声震天。伍诚仁带的3个团被拦腰分割成3块，相互之间失去了联系，只能仓促各自应战。最初几个小时，敌人依仗着拥有机枪、大炮等好装备，还能勉强抵抗红军的攻势，到了夜晚敌人便成了瞎子，胡乱到处射击，弹药很快消耗殆尽。此时，善于近战夜战的红军优势尽显，个个神出鬼没。红30军预备队也全部投入战斗，程世才带着后方人员、机关干部与敌人展开了激烈的近身肉搏，红军战士个个舍生忘死，英勇杀敌，场面极为壮观。