看完電報之後，陳飛叫來自己的政委、參謀長和幾個團長。人都到齊之後，陳飛先讓他們傳閱上級的電報，大家都看完之後，陳飛說道：“這封電報證明，上級對我們師的進軍速度不滿意。我們現在要做的是盡快拿下原平縣城，加快進軍速度，趕到忻口。”參謀長曹正略加思索後回答：“師長，在上海戰役中，我軍曾使用燃燒彈攻擊敵軍陣地，然後趁亂發起衝鋒，占領了羅店。我覺得我們可以再次使用這個戰術，突破敵人的城防工事。”三十七團團長韓光建議說：“我們可以使用特種狙擊戰，狙殺敵軍的重要目標。”陳飛答：“各位的建議都很好，就這麼辦，現在回去準備，明日繼續進攻。”
    第二天，共和軍發動了新一輪的進攻。在炮擊結束後，共和軍的步兵架起雲梯開始攀爬城牆，清軍在蘇萬海指揮下，堅守在城牆上進行抵抗。戰鬥進行了一上午，共和軍傷亡了二百餘人，仍然沒有突破敵人的防線。陳飛站在指揮所裏，舉著望遠鏡看到了這些情況，他對身旁的衛兵說：“命令步兵撤下來，通知炮兵發射燃燒彈，快！”兩個衛兵聽後跑出去傳達命令。
    陳飛的衛兵來到炮兵陣地，找到炮兵營長陸遠，對他說：“陸營長，陳師長命令，炮兵營立即向城內發射燃燒彈，配合步兵發動進攻。”陸遠聽後立刻舉起令旗：“更換彈藥。”士兵們迅速將炮膛內的高爆榴彈取出，換上燃燒彈。片刻之後，各炮位相繼報告更換完畢。陸遠聽後把令旗向下一揮：“目標原平縣城，開炮！“咚，咚，咚…”一陣巨響之後，燃燒彈引發了大火，共和軍趁清軍救火發起進攻之際，衝入縣城，蘇萬海見大勢已去命令部隊繳械投降。
    進城之後，陳飛對蘇萬海說：“蘇將軍很會用兵，以五千守軍阻擋我軍萬餘人五天之久。蘇萬海答：“陳將軍，鄙人畢業於東北陸軍軍官學校，聽過唐總司令的課。所以對貴軍的戰術有所了解。”陳飛答：“原來如此。”隨後他接著問：“蘇將軍，你們在忻口到底部署了多少人？”蘇萬海答：“陳將軍，早在貴軍占領天鎮和陽高的時候，王之春（時任山西巡撫）就派出三萬人馬在忻口及娘子關一線布防。並下令哪怕隻剩一個人也不讓唐軍占領太原！”陳飛聽後哈哈大笑：“王之春好大的口氣呀，他馬上就能見識到我軍的厲害了！”