主要阵地点金山的断崖。红军发动了十几次的突击，也只能把阵地往前推进100多米，一个上午下来，伤亡了500多人。彭德怀从桐梓指挥部赶到关口，正逢十三团组织新一轮进攻，大约一个营的士兵陷在了隘口前面一处凹进去的断崖下，在黔军火力扫射中进退两难。
硬攻不下，红军只好采取侧后迂回的办法，这个办法林彪红一军团在第一次突破娄山关时曾经用到过。彭德怀下了一道坚决的命令，黄昏前一定要拿下娄山关，只准提前不准延误。——到下午3点多，好消息传来，正面进攻的红十三团在右侧的悬崖绝壁里发现了一条荆棘密布的沟壑，可以攀登到山顶偷袭敌人，并且左右两翼红军已进入预定地点，一部攻克了左翼的两个山头，一部切断了右翼敌人增援的道路。当偷袭成功，彭德怀登上峰顶，向遵义方向眺望时，发现山的北侧，敌人援军距离他们只有两三百米，他们只比敌人早到5分钟。
依靠夺取的点金山高地，红军打退了黔军一次次进攻。傍晚时分，娄山关已完全被红军控制住。娄山关战役的胜利，拉开了遵义战役的序幕。随后几天内，红军第二次攻下了遵义城，击溃、歼灭了敌人2个师又8个团，毙伤敌人2400多人，俘虏3000多人，极大鼓舞了红军的士气。有战士提到，战斗中，他们两天虽只吃了两顿饭，却打了一个漂亮仗，很是高兴。这一仗确是长征中红军第一次大的胜利，蒋介石恼火地声称，这是国军追击红军以来的奇耻大辱。红军在贵州的获胜也帮助了湘西的贺龙和肖克，他们当时遭到敌人4个师的进攻。为了阻止贵州红军入湘，这部敌人不得不暂时停止了对贺、肖的进攻，转而防守中央红军。
取得娄山关战斗的胜利后，毛泽东充满了信心，写下了《忆秦娥？娄山关》，庆祝娄山关大捷：“西风烈，长空雁叫霜晨月。霜晨月，马蹄声碎，喇叭声咽。雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。从头越，苍山如海，残阳如血。”毛泽东自己也说，“万里长征，千回百转，顺利少于困难不知有多少倍，心情是沉郁的”，红军还需要顽强地克服许多困难，才能彻底摆脱蒋介石的追剿。
胜利使红军得到了急需的补充。一是物资，二是战斗人员。红军把俘虏集中起来开会，动员他们参加共产党的军队，每个士兵可以领到三块钱银圆和一支枪。之后，有许多人加人到红军队伍中来。也有不想参加红军的，当即就发给路费，让他们回家。总之他们可以去他们任何想去的地方，红军决不阻拦，也不会虐待俘虏。这点和国民党的军队截然不同。红军缴获了许多被服、弹药和牲畜等东西。红军都喜欢跟国民党的中央军作战，中央军通常比地方军富有，战利品要丰厚得多。