岳州地区雨雪交加，山险路滑，给北军的进攻造成了困难。吴佩孚决定息战数日，等待天气好转，同时电令后续部队赶紧向战地集中。
羊楼司位于湘北边陲，与湖北赤壁、通城、崇阳三县接界。是由北进入湖南的第一镇，守南北要冲，历来为兵家必争之地，是湖南四大边境重镇之一。地处万峰山与大药姑山之间，周围山势陡峭，铁路横穿狭谷，是由武昌入岳州的咽喉要道。
联军原将湘军第三旅之第六团、桂军韦荣昌所部一旅，部署于羊楼司至廖平铺铁路两侧的高岭上，控扼险要，林修梅、韦荣昌亲至羊楼司指挥。
新店、滩头失守后，赵恒惕部也退守羊楼司。联军以羊楼司为中心，在南起港口，北至黄盖湖一线，构筑了由堑壕、石垒和铁丝网组成的四道防御阵地，准备坚守；同时，派出敢死队，深入太平口、新店一带，袭敌后路。
三月五日左右，吴佩孚所部后续部队相继抵达战地。吴便令曹瑛之第四混成旅由太平口沿江西进，增援第一混成旅。
三月十日，吴亲率第二、三、五混成旅和湖北第三混成旅，左起朱楼坡（羊楼洞南）右至黄盖湖，对联军第二防御地带发动进攻。吴部沿山梁推进，攻势猛烈。联军虽依托阵地顽强抗击，仍抵挡不住北军的冲击，当