这下子，山东兵火大了，当即以火车为掩体，架起机关枪和步枪，向不断袭扰他们的暴动人群开火。暴动的人群虽然人数众多，但枪支数量不足，论战斗力更比不了训练有素的山东兵。被山东兵扫射一通后，暴动一方顿时伤亡累累，能跑的人悉数逃尽。
山东兵正自得意，却不想他们的顽抗之举激怒了暴动者。大批持枪暴动者从刚刚被杜月笙摆平的虹口警察局涌出，沿途各路人马纷纷加入，人数不少于3万人，浩浩荡荡杀到通天庵，将山东兵团团围困起来。
紧接着，双方排枪互射，机关枪狂扫。战事从下午开始，一直打到了晚上。山东兵以为晚上可以休息，不料暴动方又新来了生力军，双方继续缠斗，打了整整一夜。天亮时分，战事仍未休止。
山东兵一天一夜没吃没喝，没有睡觉，也没有给养补充，再也支持不下去了。于是，他们组织兵力极力突围，从正北方打出一个缺口，踏着战友的鲜血和尸骸，杀到水边，忽然发现水面上有船，顿时大喜，夺船而走。
至此，第三路吴淞口暴动演化为通天庵血战，以山东兵的逃窜告终。这一路人马也取得了压倒性的胜利。