日军第14师团占领了兰封及附近一带地区之后，暂时停止了进攻。此时的第14师团经过连番激战之后，拼死突出了中队的包围圈，占领了兰封，日军损失惨重，且部队已经疲惫不堪。
因此土肥原贤二打算暂时让部队休整一下，使得小鬼子尽快恢复战斗力，再做进一步的打算。
5月25日，土肥原贤二突然接到消息，之前败走的第师突然去而复返，再次赶到了兰封附近，于此同时第87师也随即赶到。而中队之第74军，第64军，第27军以及第17军团亦同时向兰封方向运动，再次对日军第14师团形成的包围圈。
土肥原贤二意识到了危险，连忙发电报给华北派遣军司令官寺内寿一，请求寺内寿一火速派兵支援。寺内寿一接到了土肥原贤二的求援电报之后，立刻命令第16师团和第114师团等部，火速沿着陇海铁路线继续向商丘一带进攻，为第14师团解围。
然而土肥原贤二没等到援军抵达，中队已经率先发动了进攻。5月24日傍晚，第师所部刚刚赶到邓寨附近，便接到了宋希濂的命令，立刻投入攻城战斗。第师随即对日军在兰封城外的外围阵地展开了猛烈的进攻。
兰封城外激烈的枪炮声，惊动了附近的部队，位于兰封西面的第106师，即派一支部队从西面发动进攻，第46师第138旅在旅长马威龙的带领下，也投入了攻城的战斗。
5月25日凌晨，宋希濂来到孙庄指挥所，接到第87师和师发来的电报，两师已借夜色掩护，接近敌阵地。5时，宋希濂下达了向兰封城攻击的命令。二师兵分两路向敌军据点发起冲锋。
第师一路冲杀，先头部队于9时许逼近许楼。占领许楼的日军一部在村内凭借断壁残垣做掩护，向攻击部队射击，一部占领许楼东南之国防工事顽抗。
许楼东南国防工事，筑有机枪、迫击炮掩体群，掩体群之外，掘有壕沟。日军以迫击炮向第师攻击部队猛射，并与村内日军的轻重武器构成交叉火力网，一时将攻击部队压迫于许楼以南的开阔地中。
第师炮兵集中火力，轰击盘踞于国防工事内的日军，然后向村内之敌猛射。攻击部队在炮火掩护下，向敌阵地逼近。炮火停止之后，攻击部队正待发起冲锋，日军骑兵却从城内驰来，配合步兵发动反冲锋。
我军攻击受挫。宋希濂将师第二梯队推上前线，又命迫击炮向前节节推进，向敌据点猛攻。至12时，师攻克赵庄、杨庄。宋希濂即命该师停止攻击，固守阵地，待87师进至城垣附近，再协同攻城。
由于兰封东南部地势平坦，兰封城外日军凭借铁路路基固守，第87师进展颇为困难。激战至正午，仅接近西岗头、张寨附近，且伤亡众多。
至下午3时，第87师突破日军铁路一线阵地，扫清兰封东面之敌，城外日军向兰封城逃走。第87师接连攻克兰封城东南的王寨、张氏寨，右翼部队也推进至城外的高邵关、惠姚一线。