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。