Советская артиллерия открыла огонь. Огневой налет продолжался всего 10 минут, с 18 ч 20 мин до 18 ч 30 мин. Далее в атаку пошли пехота и танки. Для немцев в районе Хандрово получился огневой мешок. Позже, в донесении 12-й танковой дивизии это было изображалось следующим образом: танки и 2-й батальон 25-го мотопехотного полка атакованы крупными силами противника с использованием огнеметов и закрепились юго-восточнее Хандрово.
Бой продолжался всего около часа. Пехота 1-й горнострелковой бригады отстала от танков, и командир танкового батальона П.А. Шелудько лично повел ее в бой. Его батальон смог уничтожить часть немецких машин. При этом указывается что несколько из них было протаранено.
Взводом приданный горнострелковой бригаде танков командовал лейтенант Ф.Ф. Ульянов. Он также лично поднимал пехоту в атаку. Его взвод действовал успешно в бою, и его танкисты записали на свой счет несколько подбитых немецких танков.
Всего потери противника составили 22 танка[23]. 17 танков противника были уничтожены огнем артиллерии и танкистами 122-й танковой бригады[24]. У немцев был смертельно ранен командир 2-го батальона 29-го танкового полка, но подполковник Валь смог вывести 16 оставшихся машин. Шелудько и Ульянов были награждены. Первый был награждено Орденом Ленина и ему было присвоено звание Героя Советского Союза.
В результате ударная группа противника начала откатываться на запад, ее отход был прикрыт мотопехотой и 3-м батальоном 3-го полка 21-й пехотной дивизии, который вышел в район Вороново. Отход был разрешен в штабе 12-й танковой дивизии, так как там опасались, что дивизия вообще лишится танков, если продолжит бой у Хандрово. Эти опасения имели под собой серьезные основания. На следующий день в штаб дивизии доложили, что безвозвратные потери составили 20 танков.
Поле боя в буквальном смысле было усеяно брошенной техникой врага. И это свидетельство поражения на полях у Хандрово было запечатлено на фотопленку замечательным фотографом, человеком-легендой, Александром Устиновым. Он прибыл в район боя на бронепоезде № 82. Один из этих снимков попал на страницы газеты «Правда»[25]. За этот бой получили награды все, кто возглавлял отдельные подразделения. Но самые высокие из них достались именно танкистам. Наградили и полковника Старокошко, и комиссара 122-й танковой бригады Бекасова. Сам Г.И. Кулик прибыл на место еще до начала атаки, к 17 ч, и наблюдал действия своих частей.
Следует отметить, что в истории немецкой 12-й танковой дивизии этот эпизод отражения не получил. Но ее поражение подтверждается цифрами потерь в танках, указанными в справочнике Томаса Йентца. Так, в составе дивизии к 10 сентября было 66 боеготовых танков, но после пополнения к 21 сентября числилось уже 56 машин.