从解放军三十一团打到中午增援部队投入战场时只剩了不足二百人、青马四个营的加强团在上午就撤下去休整的情况可以判断出，战斗异常残酷，双方都伤亡巨大，差不多共有4000人倒在沈家岭南部和西侧一段总共不过三、四百米的狭小战线上。
双方在这段时间内的伤亡占了全程十四个小时伤亡的多一半。这是因为解放军必须不顾一切立足，而青马又必须采用反冲锋战术，不顾一切将解放军反击下来，双方的最大本钱都在这段时间内入注。
双方持续“添油”投入兵员。五六九团建制的三个营长都毙命了。青马下一拨来的是三五七师骑兵团，八十二军工兵营，一九零师直属队等部队。
从双方部署调整的时间推断，解放军方面11师的三个团顶住了青马357师骑兵团新一波的反冲锋，但消耗巨大，战斗兵员所剩无几，采取了守势，并有被青马反击下来的危险。
于是解放军在中午把原来准备攻击狗娃山用做预备队的10师30团投入了沈家岭正面战线。
11:30，三十团先投入了一个营，下午13:30，三十团另两个营一次投入，于是战场天平开始向解放军倾斜。
随后解放军完全占领了沈家岭南部高地，处于有利态势。这里比北部高地势高。“青马”困兽犹斗，仍连续不断反冲击。
解放军每打退一次“青马”冲锋，就顺势反击冲锋将战线向前推进一步，于是在下午3、4点，在打退了“青马”最后一次大规模冲锋后，解放军战线已经推至北部高地的核心区域，“青马”已呈败相。
中午投入战场的三十团是下半场战斗的主力，但其伤亡相对十一师的三个团估计要小，因为此时“青马”兵锋受重挫，已无力将解放军赶下山了，解放军战线已很稳固并逐渐向前推进，战斗场面已进入一种节奏或有序状态，“青马”下半场的兵员质量也不如上半场一九零师的精锐。
下午17:00后，“青马”再也没派来支援部队，开始动摇，但仍组织了多次反冲锋。解放军抓住机会，步步进逼，把“青马”打到了沈家岭北部最后一道防线，18:00，解放军发起全线冲锋，“青马”官兵精神崩溃了，不再理会督战官，溃败下去了。
两位督战官，三五七师师长杨修戎和一九零师参谋长李少白，无奈跟着一起撤退。约傍晚19:00，四军占领沈家岭。
在兰州诸山战斗中，沈家岭战斗起了最关键的作用。从实际进程看，经过一天的攻击后，只有在沈家岭攻克后，才造成了“青马”整个防线的崩溃，狗娃山之敌不得不收缩，才有了三军适时插入，断敌退路的局面，而其余各军攻克的阵地都没有根本上撼动“青马”防线。
从局部看，如果“青马”想守，东线的马架山和十里山仍可守一天，中线的营盘岭至少还可守一天，而沈家岭失守， “青马”于西线再无屏障，不得不逃跑。
因此对兰州战役结局起决定作用的是沈家岭战斗。事后“青马”军官都无例外地承认，正是由于沈家岭的过早失守才导致了“青马”最后的溃败。
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