终于熬到了天黑，白天出击的美法联军已全部退守到环形防线之内。夜晚是中国人的主场。14日夜间，第119师从北方突袭，一度攻占凤尾山的主要阵地；第115师则从南方突入，于次日凌晨2点成功打入砥平里镇内，给守军带来了巨大的压力，甚至使美军指挥官弗里曼受伤。
然而，就在这一关键时刻，志愿军火力不足的劣势再度显现。虽然他们在多个地点突破了美军防线，但缺乏足够的力量扩大战果。美军飞机投下大量照明弹，强烈的白光刺破夜空。上万名志愿军从四面八方向着方圆不到两平方公里的砥平里防线发起猛攻，而美军则利用炮火在志愿军进攻的路上，织出一道火力屏障，大批志愿军步兵倒在冲锋路上。
志愿军炮兵焦急万分，眼看着只要有足够的火炮和弹药，他们完全可以用猛烈的炮火将这片像猪圈一样大小的阵地夷为平地，把六千美法联军炸得灰飞烟灭。然而，现实却让他们无能为力。负责提供火力支援的主力部队，42炮兵团，由于马匹受惊，再加上惨遭空袭，整个部队被炸得支离破碎，无法赶到战场。
攻击部队仅有3个炮兵连，十几门火炮，总共不过四百发炮弹，弹药在不到两分钟内便消耗殆尽。凭借着无畏的精神，他们奋战至午夜，步兵在付出巨大牺牲后，终于突破层层炮火封锁，逼近敌人的环形防线。
志愿军以血肉之躯奋力抗击敌军的钢铁防线，虽付出巨大伤亡，最终却未能彻底解决问题。激战到黎明时分，仅在一定程度上压缩了敌人在砥平里的防御范围，却未能从根本上动摇其防线，砥平里仍未攻下。
战场局势陷入僵持，形势对志愿军愈加不利。
15日上午11时，邓指再次部署加强对砥平里的攻坚战以及阻击援军的行动。12时，邓华发布命令：“于十六日黄昏再次进攻砥平里”。
直到此时，邓华仍坚持继续战斗，但考虑到此战的攻坚特点，决定暂停一天，集中力量进行准备，计划在次日黄昏再度发起进攻，力争在一夜之间拿下砥平里。同时，他决定下一次进攻由第40军军长温玉成和政委袁升平指挥。
对于这次部署，吴信泉表示难以理解，尤其对交由温、袁二人指挥感到困惑。在他看来，温玉成对砥平里的局势没有邓华了解得透彻，指挥能力也不如邓华出色，更何况第40军军部还位于洪川以北，距离砥平里太远。
他表示，既然邓提到的电报能够直接发给承担攻击任务的3个师，那么他完全可以亲自指挥，为什么还要中途授权给第40军呢？
当天12时30分，吴信泉致电邓指，建议由邓统一指挥和具体部署，集中力量发起攻击。同时，他还特别强调要加强炮兵的火力支持，并指出如果炮兵准备不足，则不宜贸然发动进攻。
温玉成对于承担砥平里战役的指挥任务感到相当为难。
横城反击战结束时，第40军的三个师并不在他直接掌控之下，第118师被临时划归第66军指挥，同时担任邓指的预备队；第120师则配属给第42军，南下准备攻打原州；第119师则直接由邓指指挥参与砥平里战斗。直到砥平里的进攻两次失利后，才明确由第40军统一指挥。
有战史研究者因此推测，这实质上是让温玉成来“收拾残局”。
久经沙场的温玉成也按捺不住心中的不满，这到底打得是什么乱仗？
事实上，邓华对指挥关系的调整，原本是为了区分围绕砥平里的两个作战任务——攻坚和打援，并分别赋予第40军和第39军相应的指挥职责。这样不仅有助于行动的统一，也能使前线指挥员能够根据战场形势灵活应对。然而，由于当时各军、师的建制多已被打乱，且彼此之间未能建立有效的通信联络，这一调整实际上增加了指挥和协同的难度。
查阅志司当年的相关文件，发现一封来自第42军领导的电报，内容表达了对砥平里之战前景的极度担忧。该电报的发报时间为15日11时。
此时，第42军与第66军共同承担牵制原州敌军的任务。此前，第42军曾向邓指建议，将第39、第40军的3个师分别调往原州西北和西南方向，“再打一场大仗，以便更好地策应砥平的作战行动”。然而，由于砥平里多次攻坚未能奏效，他们逐渐意识到问题的严重性，因此向志司建议，需要考虑下一步的攻防转换策略。
根据志司发出的文件，邓华和彭德怀直到15日午后才相继做出决定，认为在砥平里继续推进已不再合适。
15日下午1点，邓华打电话给彭德怀，请示接下来的行动计划。这封电报虽然没有明确表示放弃对砥平里的攻击，但邓华对于能否再度取得胜利显然已经产生了相当大的疑虑。
在他看来，解决砥平里问题需要满足两个条件：其一，攻击部队至少需要两天的准备时间；其二，阻援部队必须在3至4天内抵挡住各路援军。为了应对可能出现的不利局势，他提出了一个预案：如果攻克砥平里的计划未能实现，主力部队将撤至横城以北，待条件成熟后，再伺机在运动战中消灭敌人。
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