沿着公路追击黔军的三营速度太快了，他们冲在了红三军团所有部队的最前面。黑神庙，黔军指挥部所在地，当三营追击到这里的时候，黔军蒋德铭旅第四团突然从山坳里冲了出来，三营瞬间被压回了几十米，官兵出现了大量的伤亡。十二团团长谢嵩立即命令二营火速增援三营，二营在营长邓克明和教导员谢振华的率领下向黑神庙扑了上去。在冲到黑神庙半山坡的时候，前卫四连指导员丁盛报告说，跟随三营冲击的钟政委负伤了。谢振华说，四连给我冲上去，无论如何要把钟政委抢下来！谢振华一边说一边跟着四连冲上了山坡。在路边的草丛中，他看见了负伤的钟赤兵。一名警卫员和一名参谋正在给他包扎，鲜血从他的左腿往外涌，染红了身下的草丛。警卫员说，包了十层血还是冒。悲痛一下袭击了谢振华。谢振华还记得在中央苏区万年亭战斗中，他在五师十四团任政委，战斗最激烈的时候五师政委陈阿金牺牲，接替陈阿金的新政委就是钟赤兵。钟赤兵深受官兵们的爱戴，他作战时身先士卒，总是冲在最前面，不管什么样的恶仗，战士们跟着他就会生死不顾。谢振华命令六连指导员陈福太立即组织人把钟赤兵抬下战场，然后他举起了驳壳枪：“同志们，跟着我，冲啊！”

黔军在战斗中的表现出乎了红军官兵的预料，以至他们有点怀疑眼前的对手是不是曾经不堪一击的贵州“双枪兵”。

二营越过三营继续向黑神庙冲锋，在接近一个山弯的时候，遇到了黔军严密的火力封锁。营长邓克明和教导员谢振华召集三个连长开会，决定由五连担任突击队。团参谋长孔权挺身而出决定亲自带队。

十二团团长谢嵩率领一营开始了火力掩护，二营五连在弯道中分成三个梯队迎着黔军的射击前行。在突破了几道障碍后，距离黑神庙只剩不到一百米了，可是黔军的又一批增援部队赶到了战场，并且迅速向红军反扑过来。被压在公路两侧的五连利用黔军修筑的掩体顽强抗击。在黔军的连续冲锋中，排长宋福朵、班长王益桥和战士殷福希先后牺牲。五连连长高书官带领机枪班死守前沿，增援上来的四连和六连占领了公路左侧的制高点，以阻击增援的黔军。两军在狭窄的山路上展开了殊死的对抗。五连的伤亡越来越大，副指导员和二排长先后牺牲，团参谋长孔权的子弹打光了，就在他试图在阵地上找子弹的时候，黔军的一颗子弹击中了他，他的胯骨被打碎了。

二十六日下午四时，红三军团各路迂回部队均已到达指定位置，彭德怀随即下达了总攻的命令。正面，十三团、十二团和干部团向被压在黑神庙谷地里的黔军发动了最后的进攻。而这一刻，黔军的背后也响起了枪声，迂回的十团和十一团的攻击也同时开始了。

黔军开始溃散，沿着山间小路向遵义方向逃去。

彭德怀和杨尚昆站在板桥附近的公路上，在他们的身边，蹲着一片被截住并被俘虏的黔军官兵。

娄山关一战，红三军团付出了巨大的牺牲。