东北军区盯上新6军在沙岭村驻军的第66团，这股国军比较孤立，沙岭地形地势也不算太复杂。东北军区准备就拿这个团开刀以牙还牙，给国军一个教训。任务交给吴克华第4纵队，吴克华调集了6个主力团?，总兵力约?1.6万人?，参战火炮约?20门?（包括山炮、野炮）100余门迫去炮，对阵防守沙岭村的国军新六军22师的66团约3000人。在东北军区看来，打赢这场战斗可以说是手拿把掐，但出乎所有意料的是，我军以绝对优势的兵力、火力，结果却付出了3倍于敌的伤亡，还未攻下沙岭。失败的事实给了东北我军当头一盆冷水。
新六军22师66团及师教导营，依托沙岭村、马家店及外围高地构筑了工事，依托房屋、院墙形成交叉火力网，并在村内外分别布设了铁丝网、鹿砦和地雷场，形成纵深防御体系。晚上6点，我军进攻正式开始，各攻击部队进入预定攻击地点。我军集中了所有炮火对敌军阵地进行了两个小时的炮击。我军以为国军必然损失惨重，顺势发起了首轮冲锋。31团为主攻准备拿下村东北的小高地，再向村北进攻。28团向村南突破，29团攻打马家店之敌。计划制定的很好，然而三路进攻均出现了问题。
第31团连续对村东北的小高地发起了多次进攻，均被国军依靠工事和铁丝网一一击退。我军炮兵缺乏统一指挥，精准射击能力也差，无法为进攻高地的部队提供支援。等到31团好不容易冲上了高地，又被沙岭村内国军炮兵火力炮袭，造成我军重大伤亡，第31团无力向村北方向发起进攻。第28团向村东南发起攻击，我军突击部队遭到国军火焰喷射器和机枪的交叉扫射，损失惨重，28团政委在战斗中牺牲。28团随后发起密集进攻，遭到了国军炮火精准急袭，队伍被打的七零八落，短时间内全团伤亡300余人，第28团被迫停止进攻。第29团攻击马家店也没好到哪里去，被国军重机枪交叉火力和炮火封住了进攻路线，第29团2营一部在村东误入地雷场，触发地雷爆炸。致使进攻的187名战士，仅12人生还。第2营营长赵大勇牺牲，第29团进攻被迫暂停。整整一夜的进攻，我军没有丝毫进展，反而损兵折将。
第二天夜里10点，我军以3个团再次对沙岭发起进攻，主攻的32团3营冲进村内，部队盲目冲击，相继被铁丝网、鹿砦阻挡，被国军交叉火力射杀。面对混乱，军官们举止失措，部队不进不退暴露在国军的火力下，造成3营重大伤亡。整个营失去战斗力，只好退出战斗。配合进攻的1营动作迟缓，命令发出后1个小时都没有选好突破口，完全没起到配合进攻的作用。等发起进攻后又两次受挫，部队乱成一团，军官伤亡殆尽，1营也失去战斗力，不得不退出战斗。其余部队进攻也非常艰难，虽然有一部分部队突入村内，但国军没有想像中的一样溃退，而是与我军逐屋争夺并展开白刃战，我军还遭到国军反冲锋，被赶了出来。激战一夜后，我军仅仅突破沙岭村前沿阵地。
第三天下午我军发起总攻，28团、31团、34团、35团同时向村内进行冲锋。密集冲锋的队形成了国军的靶子，部队一次又一次冲进村内，又一次一次的被国军反击打了出来。打到黄昏国军停止了射击，我军以为国军要逃。未经仔细侦察，我军又以密集队形冲进村内，国军等我军接近突然开火，我军遭到重大人员损失。如此进进出出打了一夜，我军伤亡惨重，依然没有突破国军第22师第66团的防线。打到第四天清晨，我军侦察人员发现新6军22师64团前来增援。此时我军已打得精疲力尽，不得不放弃战斗撤出战场。
沙岭战役的教训非常深刻，东北我军以绝对优势兵力、炮火进攻，却未能在战役中取胜。暴露出我军在战术、协同和指挥上的致命短板以及攻坚能力的严重欠缺。整个战役我军伤亡2157人，国军新六军伤亡约674人，伤亡比例达到惊人的3.2：1，这在我军与国军的作战中是罕见的。此战后，新6军扬言：国军一个团就可打共军一个纵队。
这一仗新6军第22师第66团是打的特别好，核心官兵多为缅甸战场老兵，实战经验丰富，纪律性又强?，战术素养也高，尤其擅长依托工事进行顽强防御和精准反击。其部装备精良，拥有大量自动武器、迫击炮和山炮，形成火力密度和压制力远超我军。战斗中第66团指挥官非常自信，部队士气高昂，战斗意志坚决。第66团能取得以少胜多的战果，不是没有原因的。
而我军在这场战役中，接受到的教训很多。在战术层面上，步炮协同完全失效?，炮兵火力与步兵冲锋完全脱节，导致步兵在冲锋时缺乏炮火掩护，伤亡惨重。炮兵射击技术素质低下，战场上甚至出现炮火误伤自身部队的情况。部队攻坚能力非常薄弱，面对美械自动武器和工事时，爆破、突击等战术动作配合混乱，效率低下。?战斗中我军弹药消耗量巨大?，平均消耗?2万发子弹?才击毙一名敌人，凸显我军士兵火力运用效率低下。
在指挥与协同层面，战斗中指挥不统一?，多团参战但指挥衔接差，出现你冲我不冲的混乱，指挥员临场指挥能力严重不足?，缺乏实战经验，面对突发情况犹豫不决，导致部队失去战斗力。情报上的准备也严重不足，对国军的防御情况完全不了解，导致指挥人员判断错误，直接影响了战役结果。?战斗中指挥人员轻敌蛮干，沿用抗日战争时的战术，低估了国军的战斗力和防御决心。