在波波夫准备去劝劝阿帕纳先科的时候，尾高龟藏已经开始磨刀霍霍。按照他的意思，第十九师团参谋们制定了一个分两个阶段进行的进攻方案。即首先在夜里用一个步兵大队赶走张鼓峰的苏军，然后拂晓时分用另一个步兵大队攻击沙草峰。师团所属的重炮布置在张鼓峰西南方向的洪仪里（属朝鲜），为步兵提供支援火力。
但这一方案首先遭到师团参谋长中村美明大佐的反对，他认为该方案等于擅自扩大冲突，有违朝鲜军司令部“不扩大事态”的本意。不过尾高龟藏心意已决，再加上师团内一些中下级军官暗地里怂恿，一切反对意见都被当做了耳边风。
当晚，尾高龟藏直接向集结于一线的第75联队下达命令，让佐藤幸德大佐指挥第75联队以及加强给他的第76联队第一大队、第76国境警备队等部队立刻向张鼓峰发动进攻。
接到命令之后，佐藤幸德立刻命令部队陆续偷渡至河东岸，集结于张鼓峰南边的防川屯。并且连夜强征了防川屯所有18岁到45岁的男壮丁为其搬运辎重。
佐藤幸德的部署是：第75联队第1大队以及第2中队的一个小队加强速射炮、步兵炮、联队山炮和重机枪之后，部署于张鼓峰东南方向的52高地，确保该地区稳定。而大队主力则由52高地向张鼓峰夜袭；第75联队第10中队配属一个重机枪小队，对张鼓峰西北最高点的北麓（沙草峰南侧）进行夜袭，以切断张鼓峰苏军的退路。
在上述部队拿下张鼓峰之后，第76联队第1大队则配属国境警备队第1中队，于拂晓时分攻击沙草峰。第75联队第3大队（欠第10中队，配属第6中队）作为夜袭预备队。第15野战重炮联队第2中队的4门150毫米榴弹炮集中火力轰击沙草峰西南高地，并准备对苏军增援部队进行拦阻射击。
也就是说在7月4日夜，第十九师团已经做好了战斗准备。而此时，日本朝鲜军司令部才想起向东京的参谋本部汇报这一情况。有意思的是，朝鲜军参谋长北野宪造少将发给参谋本部的电报中，只是粗略地叙述了当天在沙草峰发生的小规模战斗，还故意把出击的日军兵力从19师团的两个步兵小队改写成古邑（古城）守备队的20名士兵。至于箭在弦上的19师团新一轮进攻，北野宪造只字未提，尽管这时他就在第19师团的指挥部里。
收到北野宪造的电报后，日本参谋次长多田骏中将分别向朝鲜军和关东军参谋长回电：“沙草峰事件，目前可由正在坚持实施‘不扩大方针’的现有部队予以处理，希命其及时报告现地情况。”
多田骏绝对想不到，他这头还在强调“不扩大方针”，那一头尾高龟藏已经开打了，多田骏的回电发出去没多久，就接到了第19师团正在向张鼓峰、沙草峰进攻的消息。这给多田骏惊得目瞪口呆，半晌说不出一句话来。
从7月4日午夜开始，日军开始从洪仪里向张鼓峰、沙草峰山顶开炮，试图炸毁山顶的战壕和铁丝网。凌晨时分，一个班的鬼子先头部队破坏了苏军阵地前沿的障碍物，紧跟其后的第75联队第1大队大队长中野藤七少佐带领部队兵分两路，分别从西侧和南侧的缓坡向峰顶的苏军阵地匍匐前进。
不过经过白天沙草峰之战的苏军已经提高了警惕，在夜间特别派出经过加强的巡逻队，巡逻战士听到日军前进的沙沙声，紧接着就发现了匍匐在地面的鬼子兵，顿时激烈的枪声划破夜空。阵地上的苏军立刻也做出反应，顷刻间照明弹一颗接一颗的升起，各种轻重火力猛烈开火。
这一下鬼子就惨了，夜袭失败，还一头撞进了苏军精心布设的阵地中，在交叉火力的扫射下，被压得抬不起头。无奈之下，中野藤七只能率领残余部队进行万岁冲锋，结果刚刚爬起来就被苏军的机枪火力打成了筛子。
偷袭失败！
佐藤幸德在前线指挥所里看到第1大队陷入苦战，马上派出预备队第6中队从张鼓峰西侧夹击苏军，准备乘着苏军注意力被第1大队吸引时再偷袭一把。
此时峰顶的苏军边防部队情况也不是特别理想，虽然暂时压制住了日军的第1大队，但是对方毕竟有一个大队的兵力，而且加强了诸多火力。随着战斗进行，日军渐渐的开始摆脱不利的局面，甚至一度依靠火力的优势逼近到了苏军的前沿。尤其是当第6中队从另外一侧发动进攻的时候，峰顶的苏军有些捉襟见肘，只能以空间换时间逐步后撤。
雪上加霜的还不止这些，由于夜间下了一场雨，到了黎明时分，整个张鼓峰峰顶都被一片雨雾所笼罩，这让兵力处于劣势的苏军更加的困难。
激战至早晨5时，张鼓峰峰顶的苏军只剩下最后两处阵地，其余的位置都被蜂拥而上的日军所占领。在六时许，激战了一夜的鬼子兵趾高气昂的在张鼓峰峰顶升起了旭日旗。
在前线指挥所观察战斗的佐藤幸德第一时间就目睹了旭日旗升起的那一刻，当时他异常的亢奋，激动得亲自给后方的尾高龟藏打电话：“师团长阁下，幸不辱命，我部已于5时许拿下张鼓峰！”
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