各排的伤亡不断增加，但是勇士们死死地坚持在阵地上。工事摧垮了再修，掩体毁了，用背包堵上去，轻伤员包扎好伤口继续战斗，重伤员拖着腿为战友们压子弹，递手榴弹。经历了六个多小时的炮击，4连的阵地依然屹立不动。
战斗平息了，突然，一发炮弹炸来，把连长白思才炸翻了。当他苏醒过来时，胳膊上流着血，左手已经不知道到哪去了，他自己包扎了自己。
指导员李云鹏巡视着交通壕，全连82人只剩下30人了，而且大部分负了伤，没有负伤的已经与敌人激战10个小时，子弹和手榴弹几乎打光，他们已经一天没有吃一点饭，未沾一滴水，个个精疲力竭，肚子饿得咕咕叫，嘴唇干得裂出血来。
傍晚，又一阵狂轰滥炸。之后，日军停止了炮击，借着夜幕，涌到了4连的阵地前沿。白思才连长“嚯”地跃出了战壕，大喊一声“杀啊！”李云鹏挥舞上了刺刀的步枪冲了上去，在一片气壮山河的喊杀声中，战士们端起刺刀，一跃而出，与敌人展开了白刃格斗。战士们的刺刀捅弯了就用枪托砸，枪托砸碎了，就用小锹砍，小锹砍断了，就用牙齿咬。这场悲壮的白刃格斗后，4连的勇士全部倒在这片血的土地上。
待一切都悄然无声了的时候，川岛提心吊胆地走进战壕，来到4连守卫的阵地，企图找到点“战利品”。可是，他不但没有抓到一个俘虏，而且连一支完整的枪也找不到。望着这片焦黑的土地，川岛这时才发现，与他的3000精兵殊死搏斗了一天多的竟是新四军的1个连队82人，而他的部下却死伤了600多人！川岛拄着指挥刀沮丧地站在这片硝烟和鲜血浸染的土地上，突然，他转头看了看自己眼前300多名头破血流、断臂残腿的伤兵，仰天怒吼：“八路军，大大的坏了！”
82位勇士全部牺牲的噩耗传到了新四军7旅，彭明治随即命名4连为“刘老庄连”，重新组建了新4连。
刘老庄战斗影响很大，3师师长黄克诚在写回忆录时，特意提到这场战斗，说：
第7旅19团4连82名指战员激战竟日，反复肉搏，毙敌170多人后，全部烈牺牲。