起義軍深知這些山頭的重要性，在黃彬的帶領下，他們借助關內大炮的掩護，與後金軍在各個山頭展開了激戰。幾個重要山頭數次易手，戰況進行的十分激烈，但起義軍畢竟人少，在遭受巨大傷亡之後不得不選擇了退守炮台。

陸榮廷急得滿頭大汗，其所部後金軍傷亡慘重才保住了得手的陣地，但再想進攻炮台已經十分困難。面對艱難局面，陸榮廷不得不冒著對方的炮火，將自家增援上來的炮兵分布到鳳尾山、大青山、小青山、馬鞍山等各個山頂，利用優勢的火炮與起義軍的炮台展開對射。

另外一部分後金軍由黃福庭帶領前隊，陳炳焜帶領後隊，大隊後金軍猶如潮水般漫山遍野而來，死命的圍攻炮台。在炮火被陸榮廷部壓制以後，炮台的堅守變得困難了許多，但戰士們仍然頂住對方的炮擊，對著後金軍隊伍拼命射擊，雙方的戰斗十分激烈。

後金軍一連攻擊了五天都沒有寸進，更是因為孫文海好友高盧國軍官猶氏親自發炮，將後金軍營壘轟了數炮，結果營中火起死傷了上百人，就連正在營中督戰的張鳴岐也險些喪命。自這次之後，張鳴岐等官員嚇得退出十里下寨，生怕自己在大炮射程之內被轟死。當官的往後跑那些當兵的打仗更加不賣命了，結果後金軍的攻擊力反而越來越弱。

後金軍各個統領管帶很清楚，如果不死命攻擊，他們就只有被拿問一條路，在生死關頭這些人紅了眼睛向前進攻。曾紹輝光著膀子，親自督率大隊後金軍進攻，終於成功繞過炮台，攻占了革命軍據守的弄堯屯，斷掉了炮台守軍後路。聽說孫文海和黃彬等人都在炮台上督戰，這些後金軍統領都感覺立功的機會到了，他們調兵遣將把所有能用上的力量都用上了。第二天所有後金軍匯聚鎮南關，從四面圍攻革命軍占據的炮台，留守炮台的守軍沉著應戰，大量殺傷著後金軍。

戰斗一直進行到第八天的夜間，由於始終處於高烈度的戰斗之中，彈葯的消耗實在太大，守軍終於彈盡糧絕了。知道事不可為，在請示了孫文海和黃彬之後，黃明堂只得帶著剩余的革命軍趁著夜色沿山間小道轉移。

第二天當後金軍攻上了空無一人的炮台，諸位統領終於松了一口氣。看來被拿問是不會了，但是由於進攻的烈度太高，後金軍損失了超過兩千名士兵，這是歷史上損失的十倍。

孫文海等人帶著殘余革命軍退回安南境內，他們很快開了一個會議，討論這次起義失敗的原因。最後大家一致認為這次起義雖然失敗，卻沉重打擊了廣山後金軍，他們損失慘重短時間內無法恢復，今後的革命重點不變還要繼續加強。由於高盧國殖民當局向孫文海下了通牒，讓他盡快離開安南，會議結束後孫文海不得不選擇前往東南亞其他地區。

在離開之前，孫文海將手中所有的錢都交給了黃彬，讓他帶領剩下的革命軍秘密轉進欽廉二州，在那里繼續發動起義。

就在鎮南關起義失敗的時候，撒爾軍在緬因的統治也已經到了最後的時刻。經過一年的堅持斗爭，果敢自衛軍越來越壯大，緬軍則持續收縮。吳玉章和楊森以民族主義和擺脫殖民統治獨立為宣傳，鼓動起廣大緬族的底層民眾起來反抗，果敢自衛軍因此很快擴大到三萬多人。