是役，日军为夺此阵地，调用步、炮、骑、工兵约五六千人，十倍于台山上徐军的兵力，分兵两路，晨3点半陆续从刘家店出发。其一路沿大道西进；一路沿大黑山北穿越山谷，进至核桃沟。晨6时日军向台山发起进攻。先以两个中队佯攻，继又增加两个中队，终将所有兵力都使用上去。以步兵第一大队担任主攻；第二、三大队和炮、工兵队，则从核桃沟西南山和夏家沟南山，向台山射击。
徐军对此毫不畏惧，予敌以大量杀伤，打退敌人一次次的进攻，并利用敌军退回的间隙，抓紧修补胸墙。
寡不敌众：石门子防线被突破，含恨撤离右路的徐军从背荫寨的西岭撤下来，加强台山防守。日军则集中火力专攻台山阵地。几次爬上台山向胸墙冲击。最后战到6时40分，徐军因弹药不继，一个个跳出胸墙用刀矛和敌人搏斗。老炮手牟道良素称骁勇，激战中他“右腿受伤，血流如注，却不顾性命，夺枪杀敌”，“终因右腿流血过多，昏迷于血泊中而死”。
激战中，日军两发炮弹落于清军第一营垒中，第一堡垒失陷。接着第二堡垒又被日军攻破。
狍子山清军在日军三面包围之下，“兵力逐渐减少”，战斗力逐渐减弱。指挥战斗的营官林志才见状，知狍子山难守，为保存有生力量，下令退却，将部队退至三里庄子与各营会合，狍子山失守。
日军又集中优势兵力与炮火猛攻台山，终于将其占领。指挥战斗的清军营官见台山阵地失守，恐再坚持下去有遭歼灭的危险，遂下令撤离。石门子防线全被突破。
总兵徐邦道渴望一夜，不见赵怀业援兵，又无音信。晨起炮声隆隆，感到大势已去，于是命副官烧掉重要卷宗，准备迁营奔向金州大道。
徐邦道是在清军伤亡严重，援兵屡催不至，敌我众寡悬殊的情况下，不得不含恨撤离，收集残卒，走保旅顺。
清军在石门子战斗中，兵力不足，武器不足，虽有很大伤亡，但日军也绝不是不费吹灰劲，轻而易举地夺下两座炮台的。日军在关家店西南山和西岭，一次就焚烧过三四十名战死的日军尸体。在落风沟西南的石家沟也烧过日军的尸体。
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