此次作战，为了集中兵力火力以便歼灭敌军，第12军将所属和配属的炮兵全部增强至第一梯队的第34师和第35师。然而，直到战役发起的前一天，各炮兵部队仍然远在距离40至80公里的集结地内。
接到任务后，炮兵急忙组织开进，但由于道路拥堵，行进艰难，加之途中遭遇敌机轰炸，最终仅有三分之一的炮兵到达了前线。为了完成射击准备和步炮协同的组织工作，第12军不得不将攻击时间推迟了两个小时。
攻击开始前，炮火准备采用逐次集中射击的方式。攻击发起后，炮火则进行分段掩护。首夜共发射野榴炮弹860发，超过战役第一阶段炮弹发射总量的一半。在炮火的掩护下，攻击部队向涟川东部的法化洞和富兴洞方向展开突击。
23日零时40分，突破了正面敌军的全部防御阵地。这次，土耳其旅并未展现誓死守阵的决心，只做了些许抵抗便迅速撤退。第12军的攻击部队当夜歼敌人数仅约300人，原计划一夜全歼土耳其旅的目标未能实现。
在第12军展开攻击的同时，左翼第60军的一梯队，第181师也迅速突破了土耳其旅的防线，并紧追撤退的敌军，深入敌后10余公里。
23日拂晓，先头部队第541团占领了汉滩川北岸的釜谷里。此时，敌军阵形已完全混乱，第181师原本接到的阻击美军第25师西援的任务已无需执行。
在这种情况下，如果该师能根据战场形势果断组织部队迅速渡过汉滩川，无论是向东豆川里还是向抱川突进，都有可能截歼一部分撤退的敌军。
然而，攻击发起后，该师与军指挥所失去了长达十几个小时的联系。军长韦杰“插向东豆川里”的电报，一整天都未能发出，导致第181师当晚滞留原地，"错失良机，令敌军从容南逃"。
第15军负责正面突击，任务是消灭美军第3师的主力。根据计划，他们首先要歼灭第65团，然后在第12军的协同下，围歼第3师师部及另一团部队。
4月18日晚，第15军接到命令，要求必须在19日之前抵达出击位置，时间异常紧迫。步兵每晚行军40至45公里，勉强赶到，但掉队者众多，炮兵更是无法按时抵达，也没有足够时间进行步炮协同。
15军一度想建议推迟战役发起时间，话到嘴边又咽下。
考虑到战役开始时任务繁重，而炮兵无法跟上，加之地形受限，兵力难以充分展开，秦基伟决定仅使用2个师4个团应战。
为避免战斗打响后敌军集中，变成难以攻克的“硬核桃”，他计划先进行小规模的分割，歼灭一个营后再逐步扩大胜利成果。
在攻击发起后，第15军一梯队的主力对涟川西北的美军第65团及菲律宾营发动猛攻，攻占了玉女峰、塔巨里一线阵地，成功打乱敌军。
然而，敌军迅速发起反击，已夺取的阵地再次失守，部队被迫重新组织进攻。战斗中曾出现极为有利的战机，但由于部队“不够顽强、不够机动，放跑了敌人”，“两个师均未能完成任务”。
23日下午，土耳其旅从汉滩川向南撤退，美军第65团也已全部撤离涟川西侧，与美军作战远比战前设想的要困难得多。为了不让敌人从他的包围圈中逃脱，他于当天15时发布了新的部署调整命令。
这次调整中，将攻击的重点放在涟川至议政府走廊的中部区域，也就是涟川以南、东豆川里以北的地区。军团指挥部判断，美军第3师和土耳其旅撤退的唯一通道便是这条路。
要求第181师迅速赶往东豆川里以北的哨城里，截击土耳其旅，并阻止敌军增援北方；同时命令第35师和第34师分别向哨城里和全谷里（哨城里以北）前进，形成包围圈，确保敌军无法逃脱。
第3兵团各军奉命迅速南进，截至24日清晨，已有6个师顺利渡过汉滩川。当天午后，兵团指挥部发布命令，计划围歼哨城里之敌，决定“以六十军主力阻击美军第二十五师，十二军和十五军则负责围歼哨城里、全谷里地区的敌军”。然而，这一计划难以付诸实施。
其原因有三：
首先，未能准确把握与敌交战时的打击、停顿、推进和撤退的节奏与速度，整体行动慢了半拍；
其次，敌方的航空兵和炮兵火力威胁极大，部队在白天行动困难重重；
最后，美军的撤退组织方式让第3兵团部队难以适应，始终无法紧盯目标、跟进作战并有效歼灭。
该兵团所面对的美军有三个师，撤退时组织得相当严密。
先用少量坦克和步兵与志愿军保持接触，掩护主力有序撤退，白天行军，夜晚停歇，沿途依托新构建的阵地组织抵抗，削弱志愿军的攻势。
而第3兵团的3个军进入纵深后，只有2个炮兵营和少量随行火炮提供火力支援，远远无法达到所要求的对敌方3至4倍的火力绝对优势，即使成功阻截敌军，也难以形成包围歼灭的效果，多次让被围困的敌军成功突围。
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