首先发起进攻的是林小虎的第五军。由于没有官道，第五军是在贵池登船，在长江水师的护送下，在马当下游10里处的香口（村）登岸。由于道路崎岖难行，第五军炮兵旅、骑兵旅并未随行，而是清一色的步兵，携带大量的手榴弹。
第五军来到马当山麓，并没有立即发起攻击。而是派第十六师绕到西南面马当山的背后，而第五师左右营（旅）移至马当山东南面。第二天，8月25日，第五军从东北、东南、西南三个方向对马当山发起攻击。与此同时，在长江里溯江而上的长江水师，也开始对江中的小孤山清军炮台发起炮击。
防守马当山的是原楚军营官、总兵戴国泰，此人性情暴躁，彪悍无比，原是左宗棠手下的头号悍将，左宗棠失踪后，重归湘军序列。这次，奉曾国藩之命，率军1万守卫马当山，保护马当山炮台。
第五军以卒为单位，依次向湘军阵地发起攻击。由于夏军没有炮火支援，而湘军却可以随时呼叫火炮，所以打的异常艰辛，打了一个上午，才拔掉湘军三个外围堡垒。
下午，夏军改变打法。利用地形掩护，和湘军展开对射。夏军射速极快的半自动步枪很快便把湘军火力压制住，湘军死伤惨重。戴国泰被逼不断向前线增派援军。
随着夏军不断接近湘军防线，火力又被死死压住，戴国泰不得不呼叫炮台提供炮火支援。奈何两军相隔太近，清军火炮为避免误伤，只能射向远处，对夏军没造成多大威胁。
冲进30米范围后，夏军士兵纷纷掏出手榴弹向湘军战壕扔去，随着一声声轰响，炸得湘军成片成片倒下。湘军终于抵挡不住，转身逃跑。
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