С рассветом советские артиллеристы начали довольно успешно давить огневые точки противника у села Дубовый Овраг. К 14:00 бойцы 1-го батальона 50-го гвардейского стрелкового полка (гв. сп) с боем достигли церкви, а расчеты сорокапяток, шедшие в боевых порядках пехоты, вели огонь по амбразурам дзотов. Для зачистки села командир 15-й гвардейской стрелковой дивизии (гв. сд) отправил 3-й батальон 50-го гв. сп. Западнее села в течение дня стрелковая рота 47-го гв. сп продолжила демонстрировать наступление у отметки 24.4, а батальон 44-го гв. сп безуспешно пытался штурмовать опорный пункт на высоте 14.6, за день боя потеряв 12 человек убитыми и 60 ранеными.

Канонерская лодка Волжской военной флотилии, замаскированная у берега Волги (МЗСБ)

Утром следующего дня, получив подкрепление, гвардейцы выбили румын из села. Через час уже румыны контратакой потеснили советские части и достигли центральной площади и церкви. В ближнем бою часть атакующих была перебита, а остальные отошли. В течение 1–2 октября красноармейцы отбивали атаки частей 1-й пд румын. Уже ночью 3 октября командующий 4-й танковой армией дал указание командиру 6-го румынского корпуса отойти на старые позиции, «поскольку продолжение этого кровопролитного сражения не сулит румынам никакого успеха».

В документах 15-й гв. сд звучат слова благодарности в адрес артиллеристов и отмечается, что отбивать атаки на село удавалось благодаря артиллерии. Также в отчете о действиях 2-й бригады речных кораблей в качестве высшей похвалы от гвардейцев 15-й гв. сд записано: «Морячки здорово дают!»