Как только три группы охранения достигли расположенной на холме церкви, так они попали под массированный удар. Видимо, заметив выдвижение немцев, оборонявшиеся в Марьяновке советские части предприняли неожиданную для немцев атаку. Холм был накрыт огнем пулеметов, минометов и артиллерии. Буквально за 10 минут немцы потеряли пять человек убитыми и 20 ранеными и среди них командира роты.
Невзирая на потери, немцы не собирались покидать холм. Позиция там действительно была удобной, она позволяла держать под фланговым огнем атаковавшие боевую группу советские части. Несмотря на многочисленные атаки и обстрелы, немцы сумели продержаться до полудня. Около 12.00 к ним на выручку подоспел третий батальон 419-го полка. Под командованием майора Гёбеля он атаковал Марьяновку и сумел захватить восточную часть села. Тогда-то немцы начали штурм города. Хотя в ходе выдвижения из села Куны в район вокзала штаб 420-го полка попал под обстрел, он смог сохранить связь и управление своими частями.
Около 6 утра вторая рота 420-го полка предприняла атаку на южную часть Гайсина. В это же время 1-я рота 125-го саперного батальона ворвалась в западную часть. Артиллерийскую поддержку ей оказывали орудия 125-го и 52-го полков. Вскоре она соединилась с наступавшими с юга солдатами 2-й роты. Впрочем, и командование полка, и – выше – командование дивизии понимали, что такими малыми силами удержать город будет невозможно. Одна хорошо проведенная атака приведет к полному уничтожению прорвавшихся в Гайсин немецких частей. Срочно нужны были подкрепления.
Ближайшим к месту оказался 2-й батальон 421-го полка. Командир 125-й дивизии приказал немедленно посадить несколько взводов его на грузовики и перебросить в Гайсин. Оставшиеся роты батальона направлялись туда же спешным маршем. В 11.15 передовые подразделения батальона достигли восточных окраин и стали оборудовать там оборонительные позиции в ожидании атак советских войск.
К этому времени северная часть города еще оставалась в руках советских войск. Состав и численность оборонявшихся там немцам известна не была. Они только предполагали, что здесь может быть до нескольких полков пехоты. В качестве разведки командир 3-го батальона 421-го полка выдвинул к северной окраине одну из своих рот. Вскоре она попала под сосредоточенный огонь красноармейцев и стала нести потери. Для ее усиления пришлось перебросить весь батальон.
С удивлением для себя немцы обнаружили, что именно северная часть города была лучше всего оборудована для обороны. Советские части вели огонь из домов, садов, разбросанных повсюду маленьких окопчиков. Особенно сильное сопротивление пришлось немцам встретить в районе казарм, оборона которых продолжалась несколько часов. Только с наступлением темноты удалось сломить сопротивление оборонявшихся и занять Гайсин.