线激战正酣时，平西兵团的快速支队也赶到了战场。
周鸿率领的装甲车队从东南方向插入战场，正好撞上了梅津美治郎派出的后卫部队——独立混成第3旅团以及残余的战车部队。
日军独立混成第3旅团还有大约四千人，配备有十几辆坦克。旅团长佐佐木到一少将是个作战经验丰富的老兵。他看见快速支队的装甲车冲过来，立刻下令坦克迎击。
双方爆发了一场小规模的装甲战。
日军的九五式坦克和九七式坦克向Sd.Kfz.222装甲车开火。Sd.Kfz.222的20mm机关炮虽然打不穿坦克的正面装甲，但可以打穿侧面和后面。
周鸿立刻下令：“不要和坦克硬碰，绕到侧面打！”
装甲车利用速度优势，不断变换位置，从侧翼攻击日军坦克。几辆日军坦克的侧面被20mm机关炮击穿，燃起大火。
但装甲车也有损失。一辆Sd.Kfz.222被日军坦克的炮弹正面击中，乘员全部牺牲。
周鸿咬着牙，命令装甲步兵下车，用反坦克枪和集束手榴弹攻击日军坦克。
激战到下午，独立混成第3旅团被击溃，残部向大同方向溃退。日军残余的几辆坦克也被击毁。
但快速支队也付出了不小的代价——阵亡一百一十二人，伤二百三十六人，损失装甲车三十二辆。