王承胤想率亲兵从后方突围，却被侦察骑兵连拦住。骑兵们挥舞马刀，来回冲杀，绿营兵本就毫无斗志，见状纷纷扔下武器跪地投降。仅一个时辰，五千山东援军就被全歼——王承胤被生擒，缴获刀枪三千余件、战马百余匹，复国军仅伤亡五十余人。

战斗结束后，周毅立刻下令：清理战场，将缴获的武器弹药运至徐州前线，俘虏押往后方（愿参军者留，不愿者遣散）；同时，让工兵将官道旁的土坡加固，伪装成“清军阵地”，为歼灭河南援军做准备。

李际遇的四千河南绿营，比王承胤晚两日抵达。他行至微山湖东岸时，看到“清军阵地”（复国军伪装）与散落的武器，竟误以为王承胤已“击溃复国军前哨”，得意地对部下说：“王承胤这老小子，倒抢了先！我们快赶去徐州，别让他独吞功劳！”

他不知道，周毅已率疾风师转移至柳林镇（徐州西南二十里，援军必经之路），并布下“诱敌深入”的陷阱：

诱敌队：由五十名士兵伪装成“溃败的复国军”，穿着破烂军装，拖着步枪，在柳林镇外“仓皇逃窜”；

主阵地：柳林镇内的房屋被改造成“射击堡”（墙身凿射击孔），四门后膛炮隐藏在镇口的戏台后；

侧翼：侦察骑兵连绕至柳林镇西侧，准备在敌军进入镇内后，切断其退路。

李际遇看到“溃败的复国军”，果然中计，立刻下令：“追！拿下复国军溃兵，直奔徐州！” 四千绿营兵一窝蜂地冲进柳林镇，刚到镇中心，戏台后的后膛炮就开火了——炮弹炸毁了镇口的牌坊，堵住了清军的退路；镇内房屋的射击孔里，步枪子弹密集射出，绿营兵被打得晕头转向，只能躲在墙角瑟瑟发抖。

“撤退！快撤退！” 李际遇这时才知中计，可镇口已被封锁，侧翼又传来骑兵的冲杀声。复国军士兵从房屋里冲出，与绿营兵展开巷战——绿营兵本就不善近战，加上士气崩溃，要么投降，要么被击毙。不到两个时辰，四千河南援军就被歼灭，李际遇在逃跑时被骑兵生擒，仅百余残兵侥幸逃脱。

两支援军被歼的消息，通过复国军的“喊话兵”（用铁皮喇叭向城头喊话）传到了徐州城内。刘泽清在城头听到“王承胤、李际遇被生擒，援军全灭”的消息，腿一软差点从城垛上摔下去——他最后的希望，彻底破灭了。