Trung đoàn Đồng Nai cử trung đội trinh sát cắt rừng hành quân ngược lên quốc lộ 1, lên Suối Kiết - Tánh Linh, cắt thẳng ra khu rừng nam Võ Xu tổ chức nghiên cứu chiến trường. Nửa cuối tháng 2, cả trung đoàn bí mật đóng quân xung quanh chi khu Võ Su.

Quân được chia làm 3 đạo, theo chiến thuật "vây điểm diện viện":

• Tiểu đoàn 800 (D1) do Hai Phê chỉ huy được tăng cường một trung đội địa phương đánh hướng chủ yếu từ nam lên. Đây là hướng mạnh nhất với trận địa cối sau lưng yểm trợ cho toàn tuyến
• Tiểu đoàn 308 (D3) do Tư Thinh chỉ huy đánh từ hướng tây bắc xuống.
• Một đại đội của Tiểu đoàn 265 (D2) tổ chức đánh cầu Lăng Quăng. Số quân còn lại ém ở nơi Nguyễn Nam Hưng đang chỉ huy, làm dự bị.

Thế gọng kìm được cài vào ngày 27 tháng 2 năm 1966. Đến 0 giờ, lúc đối phương nới lỏng phòng bị, họ cho pháo bắn cấp tập vào trận địa. Sau 15 phút, các mũi đồng loạt nổ súng xung phong. 20 phút sau, D1 đã chiếm tiền duyên, D3 bủa vây cánh bắc. Hỏa lực tấn công gồm có đại đội pháo cối B40, 2 pháo 81 ly, trung đội ĐKZ.

Để chặn chi viện, 1 đại đội của D2 được tăng cường hỏa lực tối đa đánh sập cầu Lăng Quăng dài 40 mét. Các tổ chi viện của Quân lực Việt Nam Cộng hòa dồn lại 2 cụm tại đây bị chặn và tiêu diệt. Đây là hướng thành công nhất của QGP.

Sau 1 giờ chiến đấu, QLVNCH đã triển khai đội hình khiến cho 2 tiểu đoàn mạnh của đối phương không phát triển được. Quân phòng thủ bám trụ lại trong các công sự quan trọng, dồn hỏa lực chống trả. Sau 1 giờ nữa, bên phía quân tấn công, đại úy Năm Hưng tung quân dự bị vào, đánh bồi 2 lần nhwng không chiếm được trận địa, song vẫn duy trì hỏa lực gây sức ép. Quân phòng thủ cố chịu trận đợi chi viện, nhưng quân chi viện đã bị hạ, họ tiếp tục mất một số đoạn chiến hào tiền tiêu. Tổng thương vong đôi bên lúc này đã lên đến vài trăm. Suốt 1 giờ tiếp theo, quân tấn công chỉ xiết vây nhưng không dám tràn ngập công sự vì sợ hỏa lực phòng thủ; bên quân phòng thủ lúc này vì cầu Lăng Quăng đã sập và không có chi viện trên bộ nên cũng không dám rút chạy, cố thủ trong đồn.

Bất ngờ, Không lực Việt Nam Cộng hòa sử dụng máy bay trực thăng, máy bay tiêm kích rải bom trùm lên trận địa. Chủ yếu là bom bi, một số bom napal và các loại bom khác. Cú không kích đối đất này giết hàng loạt bộ đội (bắn trúng cả chỉ huy, chiến sĩ bên tấn công và cả một vài người xấu số của quân phòng thủ). 3 giờ sáng, đại úy Năm Hưng từ trận địa gọi điện yêu cầu bộ chỉ huy rút quân. 6 giờ sáng, QGP thu hồi hầu hết thương binh-liệt sỹ, tù binh và vũ khí.