增援部队登陆后，岛上的解放军虽然已增加至3000余人，立即投入激烈的战斗。然而与敌人相比，在数量上仍处于严重的劣势。
根据当前敌情，师指挥所决定第一八二、一八三团集中全力，分别从左、右两个方向会攻鸡冠礁，攻占码头，阻敌增援，尔后歼灭岛上之敌。
在解放军展开反击的同时，白天进攻流水岩山连遭沉重打击的敌军，于夜间以约两个营的兵力，迂回流水岩侧后，企图在天明后与正面部队配合，夺取流水岩山。一八三团在攻击前进中，正巧与该敌遭遇，随即展开短兵相接的激战，敌大部被歼。但当该团跟踪逃敌向大山攻击时，天已大亮，且大山敌人较多，攻击未能奏效。另一路一八二团一营于5日4时攻占了张网湾山和陆家岙，并能以火力阻止敌援兵上岸，但炮台山敌人较多，二营未能攻占，致使一营在天亮后遭到大股敌人包围，被迫撤出张网湾山。
5日天亮后，敌一方面用飞机、军舰封锁桃花岛与登步岛之间的海峡，阻止我的增援和后勤支援，同时继续向登步岛增派了67师之201团、l99;团和军警卫营，并向我军阵地连续猛攻。我军在竹山、野猪塘山、流水岩等阵地坚决抗击敌人。我岛上部队，在无水喝、无饭吃、无工事依托、无援军的情况下，不断打退敌人的轮番攻击，每一座山头都反复争夺，子弹打完了，就拚刺刀、抢托、洋锹、石头，仅在我183团1营的阵地前，敌人就遗尸百余具，可我军也遭受严重伤亡。l83团副团长孟广义、一营长姜先仁、三营长宋德豪相继负伤，二营长王世庭耳朵被震聋。全团除9连连长夏绍卿、政指朱兆富还安全外，战斗连干部大都伤亡过半。该团组织股长赵明，来到三营阵地，看到被震坏了耳朵的副营长张怀芝正在砸手表，准备和敌人决一死战。教导员汪永华“边打边组织”，把各连尚有战斗力的47人集囧合在一起。他们看到团部来人，就托赵股长向团首长报告：他们决心与阵地共存亡。勇敢的抉择
5日中午，赵明奉团长杜绍三之命，来到师指挥所向师长汇报战况，发现那儿异常地静。师长胡炜正仰面坐着闭目思考，表情十分严峻，两个夹香烟的手指被薰得焦黄。赵明明白，师长正面临着重大的决择：敌我力量悬殊太大，我方不仅无兵可增，且无法补充消耗。岛上已查明有敌七个团的番号，摆出了要全歼我登岛部队的架式(当时他们还不知道金门战斗已经失利，而敌人肯定由于金门的得手而受到鼓舞)。以我现有力量不仅无法歼灭当前之敌和控制全岛，且登岛部队的命运也十分险恶。的确，胡炜的内心正在经历着一场痛苦煎熬。从抗囧日战争到解放战争，胡炜和他所指挥的部队，也曾遇到过多次陷于绝境的情况。但在歼灭敌有生力量为主，打得赢就打，打不赢还可以走的运动战思想指导下，凭着机动灵活的战术和指战员的勇敢和高度自觉性，往往能从敌人的夹缝中钻出去，甚至反败为胜。可海岛不同于陆地，无法发挥我军擅长迂回机动的特长，双方的战术意图较难隐蔽，现在客观上是对我极不利，全歼敌人是无指望了。那就应该考虑的是如何保存自己的力量，而避免被敌所歼。如撤退意图被敌发觉，后果不堪设想；两岛间横隔3000余米潮大流急敌人严密封锁的海峡；后方前来接应的船只十分有限，航行没有可靠的保证。如在渡运过程中遭敌攻击，后果也是不堪设想。岛上部队经过连日血战十分疲乏，几近粮尽弹绝；敌兵力数倍于我，有海空优势，敌67军军长刘廉一、登岛督战，气焰十分嚣张。在这种情况下，作出撤退的决定，不仅需要极大的胆略，而且撤退在组织和战术上要有极周密的部署。胡炜深深地感到：自己肩上责任重大。在多年的战争中，也曾遇到过各种艰难险恶，但像这样难下决心，还是第一次。部队是单独负责一个方面的作战，远离上级，他的决策会有什么样的后果?他的责任太大了。撤退要冒极大的风险：撤退失败，将会成为千古罪人；撤退成功也仅是个“败将”。按照原方案打下去，他相信这支从大别山走下来、千锤百炼的红军部队会与阵地共存亡打到最后一个人。但这不是对部队、对人民、对革命事业负责的态度。最后，他完全摆脱了个人得失的考虑，果断地下了撤退的决心。
他的措施是：
一、召集部分团以上干部，统一思想，对撤退作周密部署。
二、电告留守桃花岛的师副政委李清泉，要求迅速收集船只接应。
三、部署各种佯动迷惑敌人、隐蔽我方的意图和掩护撤退的作战方案，交得力干部执行。
四、严密策划部队集结、起渡的顺序，制定多种应变方案。绝不能留下一个战友
撤退的决心，于5日12时左右形成，并立即传达组织，于傍晚开始行动。
根据敌人不善夜战的特点，几天来形成了白天敌攻我守，夜间我攻夺回失地的规律。由183团团长杜绍三和182团参谋长刘正昌各率一个营(经三天苦战，实际人数有限)对敌实行佯攻，掩护部队由海上撤退。当时估计渡海用的船只很少，整个撤退时间至少需五六个小时。在此期间，绝不能让敌觉