两个小时之后，防守土门的川军前沿阵地被突破。二六三团奉命扼守占领的阵地，其他部队继续向主峰攻击。这里是土门隘路的最后防线了，因此川军表现得十分凶狠，在飞机和炮火的掩护下，川军和红军混战在一起。悬崖上的山路上长满了灌木，双方搏斗的官兵被淹没在灌木丛中，只能听见呐喊声和厮杀声，却无法分辨交战的界限。川军的飞机为了给予地面准确的支援，不得不超低空飞行，这令其中的一架飞机由于飞得过低而撞在了山崖上。

午后，观音梁子主阵地的顶端出现了红军的旗帜，但是战斗却更加激烈了。川军反复地进行反扑，两小时之后，观音梁子上的枪声似乎减弱了一些，原来红军已经分成两路越过了观音梁子，包抄了防守土门的川军的侧后，后续的红军部队也开始不断向这里增援。川军营长古友君指挥的部队已被完全打散，古营长自己逃进了深山中，川军的作战记录中说此人“从此失踪”。在红军攻击川军的二线阵地时，副总指挥黄绍猷率领的五个营被击溃，他自己和坐镇土门的陶凯一样在卫兵的掩护下逃走了。

防守土门各阻击阵地的川军分成若干小股在深谷老林中乱窜，给红军的追击带来了极大的困难。土门附近密林中的枪声一直延续了一个昼夜，十六日清晨时分才暂时停歇下来。

川军的作战记录对土门战况的描述是：

我陶副师长凯率龚［龚渭清］、黄［黄锡煊］等旅计龚［龚西平］、赵［赵云霖］、陈［陈永昌］、梁［梁冈］四团守土门附近。但各团均系作战残余部队，合计实力只有两团。该副师长奉令后，即以梁、陈、赵三团固守右自观音梁经赤土坡、黑山包之线；以龚团位置于土门为预备队。各团并须派出警戒部队。元日二十一军韩［韩任民］团接守观音梁阵线。我乃改为关口、土门、黑山包至赤土坡之线，固守半月之久，虽经匪几次袭击，均被我击退。删日［十五日］午前一时，匪约四千余，向赤土坡我赵团阵地猛扑，并占领我黑山包高地。我当饬郭营率五、七两连飞援。我官兵奋勇挺进，激战约两小时半，毙匪数十名。我官兵伤亡二十余名，乃得恢复黑山包阵地。同时我陈团阵地亦被猛攻。该团在七星堡高地之苟连被匪包围。当时观音梁之韩团早已撤去，我梁团右翼甚形暴露，但仍努力撑持，以求挽回战势，并令古营竭力在右翼支撑。匪势愈炽，此时该副师长见战势已无挽回可能，乃向土地岭撤退，并令龚团在干沟收容。我古营与匪鏖战，无法脱离。匪复由人冲梁子直抄干沟，我古营被匪截断，完全覆没。各团退至土地岭时，匪部已直趋茂城［茂县］。我恐被匪截断，乃节节掩护向茂城撤退，但茂城城工颓废，且无粮食，人民逃避一空，兼退下时部队混乱，不易整理，匪复乘势跟进，不得已再向后撤退，以图固守雁门及过街楼一线。屯殖军之三营皆作战残余，在茂县附近被匪截断，向松潘引退后，经懋功回灌整顿。是役伤亡失踪官兵共二千二百余名。