使友邻各部队完成了对敌人的四面包围。黄昏时分，八路军各部队开始对敌人发起攻击，经过激烈的战斗，将敌军分割包围于冯沟里、破门口两个村内。夜里，敌残部如困兽犹斗，抢占了鲁柏山两侧的高地，企图拼死突围，但在八路军强大的攻势下，终未得逞。
战斗进行到29日黄昏，被围困的敌人大部被歼灭。独立第一旅正面，只剩下被敌200余人占据的最后一个高地。为了迅速解决战斗，郭征站在仅距敌300多米的前沿阵地上，指挥部队向敌人发起最后的猛烈进攻。他拿起挂在胸前的望远镜不断地观察着前方情况，脸上渐渐露出了胜利的笑容。他激动地朝冲击的战士们大声喊道：“我们就要胜利了，同志们，冲啊！”然而就在这即将胜利的时刻，从敌军阵地打来一排子弹，击中了他的胸部和头部，战士们把他抬下阵地。战斗到30日下午，共歼敌1100余人，取得了八路军山区歼灭战的伟大胜利，保卫和巩固了晋察冀抗日根据地。
郭征被抬到前方包扎所，由于伤势过重，不幸牺牲。
战后，第一二零师参谋长周士第、政治部主任甘泗淇和独立第一旅的广大指战员们，在行唐县秦台乡秦台村西南山坡上，为郭征举行了隆重的追悼会。战友们给他穿上一套崭新的军服，将他平时心爱的口琴、钢笔等遗物放在棺木内遗体旁。
1983年9月，郭征烈士的骨灰迁回江西省泰和县安葬。
（南京军区政治部、江西省军区政治部组稿张小乐撰写）