5月26日，第71军收复兰封车站之后，宋希濂随即命令87师和师对兰封城发动了最后的总攻。
预先组织的“爬城队”，分成数批，逐次前进，直逼兰封城下，结果遭到日军顽强抵抗。这次攻城，第师投入100余人，除少数伤兵于火线爬回来外，其余全部壮烈牺牲。
宋希濂见爬城失败，急命重炮营再向城区轰击，同时命爬城队分成几个梯队，前仆后继，继续攻城。但由于日军顽强抵抗，攻城部队发起的三次攻击均告失败。第87师攻击部队为日军的密集火力所阻，进展维艰，至26日3时，始以重大牺牲攻克田庄，此后便难以接近城垣。
宋希濂见两师激战已近一夜，伤亡惨重，遂命全军休息，并确保已攻占据点，于26日晚10时继续攻击。
26日入夜，宋希濂对攻城部队作了重新布置，命两师在侧重攻击东、南两门时，增加攻击点，以分散敌人火力。同时，他命令山炮营将数门大炮移至城垣附近，直接向城墙射击。重炮营则向城内散射，以威慑城上守敌。
攻击打响后，两师部队悄悄接近日军外围据点，进行突袭。至午夜，第87师攻克二里寨，炮兵向城垣射击，城墙被轰开几处缺口。
此刻，重炮营也向城内开火，兰封城内炮声四起、火光冲天。未等日军反应过来，第87师和师攻击部队发起冲锋。第87师以主力直捣东门，其余部队分成数路，从多处攻城。第师也一举攻占花园、李庄，扫清城外残敌，开始攻城。
5月27日2时以后，两师攻城部队终于打破几个缺口，第师在西南面爬登了两处，第87师在东西爬登了一处，登上城墙的官兵以刺刀、大刀同日军展开肉搏，终将敌人赶下城垣，获得了立足点。
3时许，第师一部杀开血路，冲入城内，日军开始向北往三义寨方面撤退。至此，沦入敌手的兰封城，经过三日血战之后，还告克复。
5月27日凌晨，中旗又飘扬在兰封城头。
日军第14师团再次遭到重创，损失惨重，被迫龟缩于三义寨附近，再次陷入了中队的团团包围之中。
土肥原贤二连夜逃回了三义寨，土肥原贤二这老鬼子毕竟是老了，累的呼哧呼哧的喘着粗气，一脸颓废的坐在椅子上，半天没有说话，过了很长时间，这老鬼子的呼吸才逐渐的平稳下来，抬起头了问道：“现在各部队的情况怎么样了？”
“报告师团长阁下，支那人的攻势实在太猛烈了，皇军再次遭到重创，损失惨重。据初步估计目前皇军大约只剩下六七千人了。”师团参谋长佐野忠义大佐低着头一脸恭敬的说道。
“纳尼？”土肥原贤二立刻惊讶的瞪大了眼睛，很快便如同一滩烂泥一样瘫坐在了椅子上面，失魂落魄的说道：“怎么会这样？”
佐野忠义连忙劝慰道：“师团长阁下请务必振作，现在皇军还没有败，只要我们坚持下去，就一定能够反败为胜，我大日本皇军天下无敌，绝对不会战败。”