Cùng thời điểm này, địch tập trung hỏa lực diệt khẩu trung liên của ta ở nhà số 2 Đồng Xuân. Cuộc chiến diễn ra rất quyết liệt chiến sĩ trung liên của ta đã phối hợp nhịp nhàng với các hóa lực khác diệt khoảng 40 tên địch. Cũng ở hướng này, ta với địch quần lộn nhau cả trên mái nhà. Trên hướng Hàng Đồng do địch đã chặn ở cuối Hàng Mã nên ta cử một bộ phận lên chi viện cho trung đội trước chợ.
Đến 11 giờ, tiếng súng chiến đấu thưa dần. Ta nhanh chóng củng cố trận địa, khôi phục sức chiến đấu, bổ sung đạn dược. Sau hai đợt tiến công, mặc dù thất bại nhưng địch cũng đã chiếm được một số nhà trước chợ, chiếm được Hàng Khoai, tiến vào phố Thanh Hà, cắt đứt đường liên lạc của lực lượng ta ở đây.
Lúc 13 giờ 30 phút, địch lại cho pháo binh các cỡ bản phá dữ dội vào nơi nghi có quân ta, sau đó cho xe tăng mở đường bộ binh tiến vào. Ở Hàng Khoai và chùa Huyền Thiên, một xe tăng và một trung đội bộ binh địch được hỏa lực đại liên, trung lên trên gác chuông và góc chùa yểm trợ đột nhập vào cổng chợ. Cùng lúc đó, từ ngã ba Nguyễn Thiếp - Hàng Khoai, hai xe tăng địch và khoảng 200 quân chia làm hai mũi tiến vào bãi Lơ Pagiơ, đánh vào phía sau chợ. Ta và địch đánh giáp lá cà ở tuyến hai.
Địch vướng bẫy lựu đạn, nhiều tên chết và bị thương. Do thông thạo địa hình, có những chiến sĩ một mình dùng cả súng, lựu đạn, dao găm, chai đựng sỏi và vôi bột quần nhau với địch. Một tổ chiến đấu của ta đánh vào từ phía cổng chợ, làm cho địch lúng túng, bị động. Trận đánh giáp lá cà kéo dài đến 30 phút, ta hết lựu đạn và còn ít đạn nên phải lui về tuyến 3. Đến chiều, các tiểu đội theo giao thông hào về dãy số lẻ phố Hàng Chiếu. Địch chiếm được chợ.
Ở phía trước chợ, cậy có hỏa lực ở nhà Hoa Nam chi viện, một thê đội địch và xe tăng chiếm được ngã ba Hàng Khoái - Đồng Xuân. Trung đội ta ở đây bị chia cắt đội hình chiến đấu, nên buộc phải vừa đánh địch, vừa rút về dãy số lẻ phố Hàng Mã. Phía sau chợ, xe tăng địch chiếm được ngã ba Nguyễn Thiện Thuật - Hàng Chiếu, Trường trung học Hoa kiểu và kho vái. Tiểu đội ta ở đây phải rút về dãy số lẻ phố Hàng Chiếu.
Tại ngõ Thanh Hà, địch tràn vào Hàng Chiếu, ta phải rút qua dãy số lẻ. Tại ngõ Tư Đường, tuy bị mất liên lạc với trung đội những tiểu đội chốt giữ ở đây vẫn đánh bật được hai xe bộ binh địch bằng cách cho nổ các chùm lựu đạn chôn sẵn và chờ xe tăng địch đến gần để bắn vào lỗ quan sát của xe. Sau, ngày chiến đấu ta giữ vững được trận địa, không một người thương vong, diệt được khoảng 30 tên địch. Chiều tối, tiểu đội rút về Ô Quan Chưởng đến Hàng Buồm. Trên hướng Hàng Đông - Hàng Mã, trung đội ta ở đây đã kiên cường chặn địch. Xe tăng địch chiếm được ngã tư Hàng Đường Hàng Chiếu, bắn dọc phố, nhưng không dám tiến lên. Đến tối, chúng phải rút.
Qua một ngày giành giật từng căn nhà, góc phố với địch. đến tối, ta và địch chỉ còn cách nhau một mặt đường Hàng Chiếu. Địch chiếm dãy số chẵn (phía bắc), ta giữ dãy số lẻ (phia nam). Để cải thiện thế trận phòng ngự, Tiểu đoàn quyết định tổ chức các tổ phản kích, lực lượng gồm một trung đội cùng các đồng chỉ quân báo, liên lạc và một số thương binh nhẹ, có sự phối hợp và hiệp đồng chiến đấu của các trung đội khác.
Sau một thời gian chuẩn bị, lúc 20 giờ, ta bất ngờ đồng loạt nổ súng. Quân địch hoảng loạn chống cự, nhưng đến 24 giờ chúng phải rút về phía sau. Ta khôi phục trận địa ở khu vực phố Hàng Chiếu. Như vậy, quân Pháp với khoảng 400 tên lính lê dương có xe tăng, pháo binh, không quân, thủy quân chi viện, sau một ngày tiến công mới chiếm được Đồng Xuân và một đoạn phố tiến được đến phố Hàng Chiếu. Quân ta với lực lượng khoảng một đại đội, nhờ có hệ thống trận địa phòng ngự chuẩn bị chu đáo, đã chống trả quyết liệt và phản kích thắng lợi, loại khỏi vòng chiến đấu khoảng 200 tên địch.
