早上10时，由萨摩军野村忍介指挥的6个中队，开始进攻笠岩。而在笠岩驻守的是黑川通轨第六旅团的4个中队。政府军依托有利地形顽强抵抗，野村忍介又派出别动队攻击政府军的右翼，仍然无法撼动政府军。午后3时，萨摩军重新编组为三队，从不同方向展开突击，终于攻破了政府军的左翼。为此，政府军第五旅团和第六旅团各派出两个中队前往支援。河东佑五郎也参加了当日的战斗，他在《弹雨日记》回忆道：
“午后一时左右，敌冒我如雨发射之枪弹，遂攻登山顶，射击如豆。我兵亦努力进行以期必死之攻战，迂回至密集部队之侧面，猛烈突击。敌不能支其猛烈，遂提枪遗走。我兵见之，扬声哄笑。逃敌在此必死之场合，枪亦丢弃，不得携负伤者而走。沟中湛满鲜血，田中死尸横列。山树弹痕满目，有如蜂巢，地上遗留弹夹成堆。如此激烈之战争，以至遗弃死尸，触目悲惨，所未见也，实堪感慨。”
6月24日，萨摩军的部署为：一部从正面逼近伊势坂，另一队从右翼迂回，攻击政府军的左翼。其中以野村忍介一部为正面部队，余部再分为两路，一路作为右翼，向安娱一带压迫政府军的左翼；另一路作为左翼，自井睦前进，冲击政府军的右翼。此外，另有两队作为预备队，随时准备支援。担任正面攻击的是池上四郎的第二、第三大队，由于池上四郎负伤，因此由越山休藏指挥。
正面攻击从早上6时开始，在伊势坂前沿堡垒中的政府军，一枪未放就向后溃逃。兴奋的萨摩军紧追不舍，然而刚刚越过山棱线，萨摩军就完全沐浴在政府军齐射的弹雨之下。《西南战记》中如此描述：“第一大队本队先进，陷政府军之第一垒，直陟坂道。政府军居高临下，猛射如雹，勤王军进必伤，退则死，无复一人完肤。”萨摩军陷入苦战之中。
青山町方向的战斗，即所谓萨摩军之右翼，则继续由野村忍介指挥，兵力增加为4个大队，激烈程度更甚前日。佐佐友房在《战袍日记》中讲到：“自是本道战斗最剧，互据巨石为胸墙，互相射击。距离不过一町乃是二町（一町等于109米）。铁炮声不断，山鸣谷吼，乾坤为之撼动。……后二日，巡检敌兵所据之地，到处血痕斑斓。又可装弹药五百发之空盒，在路旁有成百上千个。由之概算，敌兵一昼中所费多至十余万发。而我军所费盖不过三、四万发。”在当日，政府军遭到了重大损失，第五旅团长黑川通轨少将战死。具体情况为：下午1时左右，在青山町指挥战斗的黑川通轨，被对面的土佐军武士藤崎二郎所发现，他指示部下狙击黑川，将其击毙。而藤崎二郎也在同日被政府军子弹击中身亡。根据《西南战记》，当日在青山町，“官军死者一千一百五十二名，伤者一千二百六十五人。江田少佐、大迫上尉、外崎中尉、上野山、矢野两少尉战死、彦坂上尉以下士官十一名负伤。萨摩军官死者藤崎二郎以下四十名，伤者亦不少，士兵伤亡亦有千余人。”
午后3时，突然下起雷雨，双方的射击稀疏了下来。临阵指挥的萨摩军炮术专家村田新八下令全军猛攻，山间到处是萨摩军进攻的呐喊声。为了支援步兵冲击，在村田新八的指挥下，萨摩军炮兵甚至将大炮推进到距离政府军阵地只有不到300米的地方直瞄射击。虽然政府军依托坚固的工事和有利地形，毫不退让，猛烈还击，有数次甚至差点击中了前敌指挥的村田新八。但萨摩军的猛烈攻击最终让政府军难以抵挡，由于德国顾问团都无法相信萨摩军竟然敢将大炮放到这样近的距离轰击。在发现了政府军指挥部的位置之后，村田新八不惜冒着弹雨亲自操炮，炮弹正中政府军指挥部，将指挥部直接摧毁，政府军前敌指挥官曾我佑准少将受伤，身边的参谋多人阵亡，德国顾问团亦有多人受伤，政府军瞬间失去了指挥和联络，陷入了混乱之中。
6月25日，依旧阴雨连绵，双方激战竟日。由于德国顾问直接指挥炮兵作战，政府军炮火分配和使用得到了提高，给萨摩军构成了很大的威胁，萨摩军第四大队第五小队长永山休二决心夺取政府军的大炮，因而与防守炮兵阵地的、同样由士族组成的政府军近卫步兵发生了白刃战。在战斗中，第一大队第六小队半队长儿玉十郎再同近卫第一联队第四中队作战中阵亡。政府军趁机反攻，但遭到萨摩军步枪的猛烈射击，因而最终失利。由于激烈的战斗，交战双方都有大量减员。曾我佑准不得不下令：“允许士官、下士官于现地便宜补充。”同日，萨摩军方面又有林逸青从大阪城守军抽调的7个中队来援。
6月26日，萨摩军从三个方向同时突击伊势坂的政府军阵地，由于在作战中精于白刃战的萨摩军“拔刀队”给予政府军以很大杀伤，政府军还特别从各大队中选拔了善于狙击的官兵35名，组织了一支狙击队，由已经阵亡的村田经芳的学生吉利用通上尉担任队长，分为三个小队，在前沿狙击有白刃战倾向的萨摩军。但旋即为林逸青麾下南野英助率领的奇兵队所破，包括吉利用通在内的狙击队员共计27人阵亡。
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