Севернее, из-за ударов во фланг, 310-я стрелковая дивизия вынуждена была начать отход на восточный берег р. Чёрная. В этот день и весь левый фланг 54-й армии повис в «воздухе», в ходе наступления противник захватил Карбусель и Лодву, угрожая армии охватом и окружением. Но самой главной опасностью являлся прорыв немецких танков у Вороново.
Как только в штаб 54-й армии сообщили, что противник перешел с утра 11 сентября в контратаку, оттуда сразу же пришел приказ готовится к контратаке. Предполагалось ударом из района Тортолово в направлении Турышкино уничтожить контратакующую группу противника. С 12 сентября армия переходила к обороне. Одновременно в район Хандрово подтягивались из резерва подразделения 1-й горнострелковой бригады. Противник не остановился на своем успехе. К середине дня немцы силами танков и приданного им 2-го батальона 25-го мотопехотного полка смогли овладеть Хандрово. Далее, должен был последовать удар на север.
Однако, левый фланг немецкой ударной группы остался не прикрытым. В отличие от ее правого где находился 3-й батальон 3-го пехотного полка 21-й пехотной дивизии из состава Бригады Томашки.
Несмотря на критическое положение, недостаток сил и большие потери, командование 54-й армии смогло быстро организовать контрудар. Первоначально его должны были осуществить 1-я горнострелковая бригада и 310-я стрелковой дивизии. Подразделения 310-й стрелковой дивизии наносили удар с севера, горнострелковая бригада с юга и юго-востока. Задачей было окружение и уничтожение противника. Поддерживать ее должны были гвардейские минометы, из состава 122-й танковой бригады были выдвинуты 3 КВ и 8 Т-34, вдоль железной дороги должен был действовать бронепоезд войск НКВД № 82. В качестве десанта на танки посадили две роты мотострелкового батальона. Однако, план атаки был изменен. Всего к 18 ч. вечера успели собрать две роты мотострелкового батальона, взвод танков 122-й танковой бригады, и стрелковую роту горнострелковой бригады. Управление боем было возложено на командующего АБТВ 54-й армии полковника Старокошко.
Советская артиллерия открыла огонь. Огневой налет продолжался всего 10 минут, с 18 ч 20 мин до 18 ч 30 мин. Далее в атаку пошли пехота и танки. Для немцев в районе Хандрово получился огневой мешок. Позже, в донесении 12-й танковой дивизии это было изображалось следующим образом: танки и 2-й батальон 25-го мотопехотного полка атакованы крупными силами противника с использованием огнеметов и закрепились юго-восточнее Хандрово.
Бой продолжался всего около часа. Пехота 1-й горнострелковой бригады отстала от танков, и командир танкового батальона П.А. Шелудько лично повел ее в бой. Его батальон смог уничтожить часть немецких машин. При этом указывается что несколько из них было протаранено.
Взводом приданный горнострелковой бригаде танков командовал лейтенант Ф.Ф. Ульянов. Он также лично поднимал пехоту в атаку. Его взвод действовал успешно в бою, и его танкисты записали на свой счет несколько подбитых немецких танков.
Всего потери противника составили 22 танка[23]. 17 танков противника были уничтожены огнем артиллерии и танкистами 122-й танковой бригады[24]. У немцев был смертельно ранен командир 2-го батальона 29-го танкового полка, но подполковник Валь смог вывести 16 оставшихся машин. Шелудько и Ульянов были награждены. Первый был награждено Орденом Ленина и ему было присвоено звание Героя Советского Союза.
В результате ударная группа противника начала откатываться на запад, ее отход был прикрыт мотопехотой и 3-м батальоном 3-го полка 21-й пехотной дивизии, который вышел в район Вороново. Отход был разрешен в штабе 12-й танковой дивизии, так как там опасались, что дивизия вообще лишится танков, если продолжит бой у Хандрово. Эти опасения имели под собой серьезные основания. На следующий день в штаб дивизии доложили, что безвозвратные потери составили 20 танков.
Поле боя в буквальном смысле было усеяно брошенной техникой врага. И это свидетельство поражения на полях у Хандрово было запечатлено на фотопленку замечательным фотографом, человеком-легендой, Александром Устиновым. Он прибыл в район боя на бронепоезде № 82. Один из этих снимков попал на страницы газеты «Правда»[25]. За этот бой получили награды все, кто возглавлял отдельные подразделения. Но самые высокие из них достались именно танкистам. Наградили и полковника Старокошко, и комиссара 122-й танковой бригады Бекасова. Сам Г.И. Кулик прибыл на место еще до начала атаки, к 17 ч, и наблюдал действия своих частей.