30日凌晨，第一军先头部队第二师率先抵达龙潭，正准备对龙潭展开反攻之际，孙传芳部忽然发动全线总攻，还未来得及投入进攻的第一军第二师被迫选择防守。北伐军的情势愈加危急，刘峙遂亲赴前线指挥部署，所幸适逢桂永清率领独立第五十八团赶来增援，北伐军才得以稳住防线。到早晨7时，北伐军第一军和第七军终于得以发动攻势，孙传芳部虽然竭力反扑，但北伐军方面已经能互通有无，逐渐自东、西、南三面形成包围圈。
孙传芳部此时尚占据黄龙山、青龙山、虎头山、七星观一带，得以居高临下进攻北伐军，加上山势陡峭，北伐军进攻起来变得格外艰难。白崇禧和何应钦不断电命前方官兵奋力向前，而孙传芳则严令所部将士寸土必争，双方在龙潭周围展开激战。关于这场激战，其实并不存在什么斗智斗勇，以白崇禧的话说，“龙潭之役，实在没有什么了不起的战略、战术，只要尽量抽调后方之兵使之开赴前线拼命，全是打硬仗，所凭借的只是士气而已”。所以，北伐军之所以能够拿下龙潭，靠的是士气；而孙传芳之所以丢掉龙潭，原因也是士气。
