还算懂得向友军打听学习经验的山西团练动作很快，借助用来守卫渡口的军械物资和之前的营地工事，迅速在茅津渡以北修筑了一道弧形的木石工事，用来抵消吴军的快射击针枪优势，并且火速在工事前埋设地雷加强防御，又匆匆掉转炮口，把守渡口的部分火炮用来对付吴军。
山西团练的动作快，吴军突击队的动作更快，还没等山西团练把黑火药地雷的导火线全部安装完毕，背负着沉重弹药的吴军突击队就已经杀到了茅津渡北面。而与此同时，仅仅只有驻扎在附近的几支清军哨队和团练赶到茅津渡增援，平陆的清军队伍和之前被派到了陌底镇的清军机动队却都还不见踪影，不知何时能够抵达。
争分夺秒的关键时刻，指挥这场决战的吴军主将刘坤一犯下错误，并没有乘着清军增援大队还没到来的机会发起全力冲锋，选择了在清军的炮火射程之外停下脚步，调整队形安排进攻，军心其实十分慌乱的山西清军也赢得了宝贵的调整机会，补强了弧形工事的防御，迅速排好地雷导火线，互相鼓励着等待吴军发起进攻。
天色已然不早，下午四点十五分左右，负重行军而来的吴军将士稍做休息后准备发起进攻时，之前一度被吴军击溃的平陆清军首先赶到茅津渡，很聪明的绕过吴军阵地直扑茅津渡与主力会合，清军士气大振，吴军却是不理不踩。
四点十八分，两百来名吴军将士首先发起进攻，以五人为一个战斗组平行推进，大踏步冲向清军防御阵地，才刚进入清军炮火射程，清军的火炮就纷纷开火，把一枚枚实心炮弹轰向吴军队伍。然而很可惜，经验丰富的吴军将士却在炮弹即将落地时纷纷伏地避弹，躲开了实心炮弹的致命弹射，清军炮火自然收效不大，第一轮齐射仅仅只是打死了三名特别倒霉的吴军士兵，打伤了两人。
乘着山西菜鸟清军手忙脚乱的重新装药填弹时，吴军前队冲锋而上，大踏步冲进了清军阵地两百米内，期间最大射程可达三百余米的清军抬枪纷纷开火，还象瞎猫碰死耗子一样，打死打伤了七八名吴军士兵。工事后的清军士兵呐喊欢呼之余，徐继畬和陈虎臣等清军将领心中也纷纷燃起希望，无不暗道：“这仗有得打。”
清军勉强还算不错的表现到此为止，付出了不少死伤冲进清军阵地两百米内，四十个吴军战斗组突然一起停下，也突然架出了一门门山西清军土包子之前从来没有见过的小炮，直接把一发发小型炮弹装进小炮炮口。在望远镜里清楚看到这一情况，山西团练大头目陈虎臣还惊讶说道：“这难道就是传说中
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