第7师见战事已起，便命令31团2营从咸兴开始向长津湖地区进发，但因缺乏交通工具，到29日晨只推进到五老里以北的麻田洞。而在新兴里地区31团支队已被分割为三部分，分别位于新兴里、内洞峙和后浦，麦克莱恩前进指挥所本想前往新兴里，发现从内洞峙通往新兴里的交通已被截断，只好将前进指挥所移到内洞峙32团1营阵地内。
28日白天，志愿军主要应付美军的反击，加之没有获得充足的后勤补给，未能对新兴里被围美军发起进攻。18时刚过，志愿军80师238团和239团就向新兴里发起了攻击，尽管这两个团已经连续战斗了一天一夜，伤亡减员已达三分之一，但是士气依旧高昂，不顾美军猛烈火力前赴后继勇猛冲击。238团从东南方向进攻，239团从西北方向进攻，至午夜前后，已有多支部队相继突入新兴里村内，与美军展开巷战。
新兴里战斗的同时，240团全力攻击内洞峙美军，1营和3营主攻内洞峙，2营则插入新兴里与内洞峙之间，占领公路桥切断两地之间的联系。战斗打响后，1营迅速夺取了制高点1249高地，2营勇猛穿插公路桥，控制大桥及周围高地，3营也从公路一侧迂回攻击，29日5时许，内洞峙美军突围行动开始，32团1营各部按照预定顺序撤出内洞峙。黎明前后这支车队到达31团重迫击炮连阵地（位于内洞峙和新兴里之间），两支美军合兵一处撤向新兴里。在公路桥附近遭到志愿军的阻击。由于240团3营对美军突围的可能性估计不足，只在公路上部署了一个排，力量单薄无力阻止美军的突围，结果导致美军32团1营逃入新兴里。美军突围途中，31团团长麦克莱恩看到公路桥南岸有部队活动，以为是前来增援的31团2营，赶去联络，结果身中数枪，伤重而死（也有资料称其失踪，还有战后遣返的美军战俘称其受伤后被志愿军俘虏，最后伤重而死）。
29日13时许，32团1营进入新兴里。由于麦克莱恩阵亡，31团3营营长威廉·赖利中校和57炮兵营营长雷·恩布利中校都负了伤，所以在新兴里的美军就由32团1营营长费斯中校统一指挥。此时31团3营的主要军官非死即伤，l连几乎死伤殆尽，i连和k连也是实力大减，费斯不得不重新部署防线，31团3营的i连和k连的余部合在一起防御东面，32团1营b连在东南，a连和c连分别在西南和西北，3个营部、57炮兵营、31团重迫击炮连居中。
29日拂晓，詹大南见部队伤亡大而进展小，天亮前已无可能解决战斗，便下令各部撤回村外阵地，整顿建制再战。直到此时，詹大南才通过俘虏了解到，新兴里美国守军是2个步兵营和1个炮兵营，而不是战前所判断的1个加强营！9兵团直到此时才真正了解战场态势，鉴于新兴里之敌与其他地区美军距离比较远且位置较孤立，第7师的战斗力也不及陆战1师，因此决定再增派赴战岭地区的81师师部率241团加入到新兴里作战，留下243团在赴战岭地区大小汉岱里一线展开防御，阻敌增援并掩护攻击部队的侧翼。就这样27军总共集中5个团的兵力由詹大南统一指挥，决心消灭新兴里之敌！
