中午12点，洪兆麟部两万余人到达了淡水北部的山区，先头部队和粤军第七旅交上了火。此时的粤军相比较于桂军、滇军，更受国民政府的信任，也是一支革命武装力量，所以武器装备上也得到了一部分苏联的援助，而且士兵们也有一定的革命信念，战斗力虽然不如教导一、二团，但也保持了一定水准，最主要的是人数足够多。
自从北洋军阀分裂成皖系、直系、奉系之后，由于实力的分散，三大派系的军队人数编制再也不能保持在巅峰时期。北洋军阀没分裂之前的巅峰时期，每个陆军师的编制能够保持在正常的1.2万人，但分裂之后，三大军阀只能把每个人的人数编制维持在1万人左右。至于其他实力不足的小军阀，能够把每个师的人数维持在8000人左右就已经很厉害了，5000多或者6000多也很常见。
洪兆麟部就是典型的例子，麾下两万多人由三个师组成，每个师编制在7000人左右。而粤军第二师却在国民政府的支持下保持着8000多人的规模，第七旅也有4000多人，加在一起1.2万人，相当于巅峰时期北洋军阀一个师的编制，当然战斗力是没法与其相比较的。毕竟北洋六镇是清朝花费举国之力编练出来的，战斗力虽然比不上列强，但依然十分强悍，不然在北洋前期也不可能压的国内大小军阀喘不过气来，到了后期战斗力却是下滑严重。
和第七旅交上火的是洪兆麟部的一个师，双方从一开始只是零星的交火，到了下午1点就变成了大规模的火拼，战斗逐渐激烈起来。此时的战场上也呈现出一个古怪的现象，因为陈姓军阀的叛军本来也是粤军，只是后来叛变了革命后来到了东江地区，所以叛军的士兵此时也和粤军一样穿着土黄色的军装，不同的地方只是粤军的帽子上是青天白日徽，叛军的帽子上是五色星徽，双方的士兵在近距离厮杀在一起的时候往往分不清楚敌我。
第七旅的士兵作战还是比较勇猛的，面对敌人7000人的优势兵力，凭借提前构筑好的工事打退了敌人的三次冲锋。一直到下午两点多，洪兆麟其余两个师全都到达攻击位置后，情况发生了改变。叛军的第四次冲锋足足有一万多人，所谓人数一过万，那必然是人山人海。面对漫山遍野数倍于己的敌军，交火不到半个小时，第七旅的防线就开始岌岌可危，不少的叛军攻上了阵地。张民达在望远镜里看到这一情况后，立刻命令在不远处按兵不动的粤军第二师进入阵地的右翼位置。随着第二师加入战斗，得到了援军的第七旅也是奋起反击，把叛军从阵地上赶了回去，许多丢掉的阵地也是重新拿了回来。自此，叛军的第三次冲锋也以失败告终。叛军的司令部里，恼火的洪兆麟再次催促各部队做好准备，随时发起第五次冲锋。
没过多久，叛军就做好了第五次冲锋的准备，这一次进攻的力度比前几次都大，洪兆麟几乎把所有部队都压了上去，除了后勤人员外，手上一支预备队都没有留。而且还把陈姓军阀配备刚给自己的，仅有8门老旧山炮的炮兵连拉了上来，对着粤军的阵地一阵猛轰，把仅有的100多枚炮弹一次打了个精光。双方激战到下午3点多，没有炮兵支援而且人数处于劣势的粤军逐渐支持不住了，许多阵地纷纷丢失。别看粤军人多，但1万多人的部队，也就两门老旧的山炮，而且没有几枚炮弹，连反击的能力都没有。苏联支援的野炮都编为教导团的两个炮营了，一门炮也没给粤军。
不得不说，洪兆麟手下的部队作为陈性军阀的嫡系部队还是有一定战斗力的。因为人数的原因，粤军第七旅的左翼阵地被当做了叛军主攻的方向，被叛军炮兵连的八门山炮集中火力，把阵地梨了一遍，导致第七旅伤亡很大。所以第七旅的阵地被率先突破，这一下就引起了连锁反应，导致第二师的阵地也被叛军突破。粤军这一万多人直接发生了大溃败，纷纷丢弃阵地往淡水城方向逃去。张民达倒是想拦，但为了活命，没人愿意听他的，哪怕杀人立威也没用了，只得随大部队一起撤往淡水城。
此时的淡水城，教导一、二团和学生军们刚刚打扫好战场，负责淡水北门的一个营长看到远方逃向淡水城的粤军，误以为是叛军打了过来，立刻叫人把城门关上，所有人做好迎敌的准备，到了近前才发现是粤军的兄弟，又把城门打开，让粤军入了城。
司令部内，张民达正跟蒋校长说明着情况，当听到粤军没能成功阻击住洪兆麟的叛军，心情差到了极点。得知叛军马上就要杀到淡水城下，蒋校长觉得目前的局势对于东征军十分不利，于是决定让所有部队撤出淡水城，到南城门外集结，并继续南撤，闭其锋芒。
不过苏联军事顾问的劝说下，蒋校长放弃了这个想法，决定让所有部队在南门外扩大原先修筑的工事，跟叛军来一场硬碰硬的战斗。于是所有部队立刻出城，用最快的速度扩大好了南门外的工事，静等叛军的到来。
按照计划，由粤军固守左翼的阵地，吸引叛军的主力，教导一、二团从右翼发动反击。下午5点，叛军到达了淡水城，发现南门外的东征军后，刚刚打了胜仗的洪兆麟信心大增，下令所有部队暂缓入城，先消灭这股敌军。
在各部队准备好后，洪兆麟像刚刚击溃粤军一样下达了总共的命令，不过这一次的情况正好相反，由于没有了炮弹，所以叛军的炮兵连就成了摆设，只能单纯的依靠步兵的冲锋。但是教导团的弹药还很充足，在叛军开始总攻后，两个炮营24门野炮再次发出了怒吼，立刻给叛军造成了一定的伤亡，没有受过大规模炮击的叛军也是被炸懵了，没反应过来什么情况。
洪兆麟也是在望远镜里看到这一幕也是愣了半天，他也没见过这么猛烈的炮火，心里顿时生起了一丝不好的预感。粤军由于这次得到了炮火支援，所以牢牢的守住了左翼的阵地，而叛军的滋味就不好受了，刚才是敌人挨炸看着没什么感觉，这轮到自己了才知道是个情况。半个时辰后，蒋校长看左翼打的差不多了，叛军的注意力都放在左翼，于是果断命令两个教导团在右翼发动反击。
本来就挨着炮击冲锋的叛军就苦不堪言，这下被人从背后插了一刀立刻阵脚大乱，洪兆麟反应也快，看情况部队立刻下令让部队不惜一切代价撤出战斗。最后在付出减员4000人的代价后成功突围，回到了惠州。
这一仗之后，再也没有人能阻止东征军向东江地区的纵深挺近了。