ב-4 במאי 1948 נערכו כוחות לגיון ולוחמים בלתי סדירים, בסיוע משוריינים, להתקפה על המנזר הרוסי וההר הרוסי ממערב לו. בשעה 08:00 הם פתחו בהרעשת תותחים ומרגמות על המנזר וגרמו לשלושה הרוגים ולמעלה מעשרה פצועים, חלקם קשה. בעקבות ההפגזה החלה הסתערות על המנזר והמגינים נסוגו להר הרוסי. הערבים נכנסו למנזר וניסו לעלות על ההר הרוסי אך נהדפו. כן הופגזה ח'רבת סאוויר, ובהמשך נערכה הסתערות על המקום. ההתקפה נהדפה, אבדות המגינים היו הרוג וששה פצועים. פגז מרגמה פגע בכוח שהתארגן להתקפת נגד על המנזר והרג שבעה לוחמים. ממערב תקפו משוריינים ולוחמים מקומיים את משלט אוכף המוכתר והמגינים נסוגו. אולם לאחר הסתלקות המשוריינים פתחו המגינים בהפגזה ממרגמת "3 וכבשו מחדש את המשלט.
לפנות ערב נסוגו הערבים והמגינים נכנסו למנזר. אבדות המגינים היו 12 הרוגים ו-30 פצועים. אף כי לא אבד אף משלט, הורע מצבו של הגוש, כיוון שלא ניתן היה להשלים את האבדות. לערבים היו כ-70 נפגעים.
בגוש השתררה "אווירת מצדה". יצחק לוי (לויצה) כתב כי אילו הפיקוד העליון היה מסיק מיד מתוצאות הקרב של ה-4 במאי מהם סיכוייו של הגוש מול התקפה צבאית מלאה ומורה על פינויו והעברת כל הלוחמים והנשק לירושלים היה ניתן להצילם. בגוש היו שבע משאיות ושישה משורייני סנדביץ' ובמסע פתע-לילי היה אפשר לבצע זאת ללא תקלה אבל אז היה עקרון מקודש שיש להחזיק מעמד בכל יישוב.
הקרב האחרון של גוש עציון.
הימים לאחר ההתקפה נוצלו להמשך עבודות ההתבצרות, כגון חפירת תעלות, מיקוש, הקמת עמדות וגידור.
הלגיון הערבי, אף על פי שהיה נתון תחת פיקוד בריטי, נטל חלק בהתקפה האחרונה על הגוש, על אף שזו נערכה טרם סיום המנדט. מפקדו, ג'ון באגוט גלאב הסביר כי הלגיון היה אמור לקבל שיירת אספקה בריטית ממצרים והיה עליו לכבוש את הגוש שהפריע למעבר בכביש חברון: "החלטנו, לפיכך, לסלק את מושבות כפר עציון בטרם יוכלו להשמיד את השיירה שלנו". אל הלגיון נלוו כוחות ערביים מקומיים.
12 במאי.
ההתקפה החלה ב-12 במאי 1948 בשעה 05:00 בהרעשת תותחים, כולל פצצות עשן, מרגמות ומקלעים. זו התמקדה בכפר עציון והמשלטים שסביבו. באותו יום לא הותקפו יתר ישובי הגוש.
כיבוש המנזר ו'ההר הרוסי'.
מיד בתחילת הקרב, החלו הערבים להמטיר אש על 'המנזר הרוסי' ו'ההר הרוסי'. מספר מגיניהם של 'המנזר הרוסי' ו'ההר הרוסי' היה 28 ו-12 בהתאמה, ולהם מקלע 'שפנדאו', שלושה מקלעי ברן, רובה אנטי טנקי ומרגמה שני אינץ', נוסף לנשק אישי ולרימונים. לאחר הנחתת האש, החלו הערבים בהתקפה. המגינים נסוגו למנזר אבל משוריינים של הלגיון הצליחו להיכנס דרך הכביש הראשי של הגוש ולעלות על 'ההר הרוסי'. למקום הגיע מפקד הגוש, , וביחד עם מפקד המחלקה במנזר, צבי בן-יוסף, החליטו על נסיגה. המגינים נסוגו לתעלות הקשר כאשר בן יוסף וזילברשמידט מחפים עליהם. בינתיים תפסו הערבים את המנזר והחלו לירות על האנשים בתעלות. בן יוסף וזילברשמידט חיפו על הנסיגה ונהרגו בזה אחר זה. המנזר ו'ההר הרוסי' נכבשו בידי הערבים.
כיבוש משלטים נוספים.
בינתיים תקף הלגיון גם את ח'רבת סאוויר, עליה הגנו 18 לוחמים, ואלה תוגברו במהלך הקרב בכיתה. המגינים הדפו את ההתקפות אבל כשראו שמשורייני הלגיון עומדים לנתק את הדרך אל 'גבעת העץ', ניתנה הוראת נסיגה. זו בוצעה בשעה 09:30 בערך, והנסוגים עשו דרכם אל 'גבעת העץ'. שניים מבין המגינים נהרגו. על 'גבעת העץ' הגנה בתחילת הקרב כיתת חי"ש, חמושה, בנוסף לנשק האישי, במרגמה שני אינץ', במקלע ובפיא"ט. חלק מן הנסוגים מח'רבת סאוויר נשארו ב'גבעת העץ', והאחרים המשיכו אל 'הגבעה הצהובה' או לח'רבת זכריה. שלושה משוריינים תקפו את 'גבעת העץ', וניתנה למגינים פקודה לסגת לעמדה אחורית על הגבעה. משקרבו הערבים עוד, ניתנה פקודה לנסיגה כללית אל ה'גבעה הצהובה'. במהלך חיפוי על הנסיגה, נהרג לוחם אחד. ב'גבעה הצהובה', היו בתחילת הקרב צוות מרגמה שלושה אינץ', 12 חיילות בתפקידי קשר ומנהלה, ומספר פצועים שנכנסו לעמדות. ב'גבעה הצהובה' הוחלט על נסיגה לאחר שהבחינו בלוחמים מ'גבעת העץ' נסוגים. במהלך הנסיגה נהרג אחד הלוחמים. רק לאחר זמן התברר כי הנסוגים מ'גבעת העץ' לא היו מגיניה המקוריים, אלא לוחמים שהגיעו אליה מח'רבת סאוויר. כשהגיעו הנסוגים מ'גבעת העץ' אל 'הגבעה הצהובה', מצאו אותה נטושה, ולפיכך המשיכו ועשו דרכם אל רבדים. במערב כבשו הערבים את 'אוכף המוכתר' ופתחו משם באש על כפר עציון.
'גבעת הסלעים'.
בבוקר בו החל הקרב הוציא מפקד משואות יצחק, משה יעקובוביץ, כוח של לוחמים שתפס את 'גבעת הסלעים'. הכוח מנה 13 לוחמים, המצוידים במקלע, במרגמה שני אינץ' ובנשק אישי. בהמשך הגיעה תגבורת ממשואות יצחק, ועמה מקלע נוסף. המשלט החזיק מעמד כל היום, ומנע התקדמות ערבית לעבר כפר עציון מכיוון זה ואת ניתוק כפר עציון ממשואות יצחק.
סיכום היום הראשון.
עד לצהרי היום כבש הלגיון את רוב המשלטים בחלקו הדרומי של הגוש פרט ל'גבעת הסלעים'. כן נכבש המנחת האווירי, וכיוון שהגוש היה מנותק יבשתית זה מכבר, הדבר מנע למעשה כל אפשרות לסיוע באספקה (פרט להצנחה) ובתגבורות. הגוש בותר לשני חלקים, שכן הצומת המרכזי נכבש בידי הערבים, כאשר עין צורים ורבדים נותקו מכפר עציון וממשואות יצחק. בשעות אחר הצהריים הפסיק הלגיון את ההתקפות ואת ההפגזות. ההרס בכפר עציון, אשר ספג אש כבדה ממועד תחילת ההתקפה, היה גדול, ושניים ממגיני הכפר נהרגו. מאוחר יותר, לפנות ערב, חידשו הערבים את ניסיונות ההתקפה, כדי לנתק את כפר עציון ממשואות יצחק, אולם אש מ'גבעת הסלעים' הביאה להדיפתם (ר' למעלה). כן התחדשו ההפגזות. לפנות ערב הצליח מטוס של שרות האוויר להצניח תחמושת לגוש, אם כי חלק ממטענו נפל בידי הערבים. בחסות החשיכה הצליח משה יעקובוביץ מפקד הגזרה המערבית להגיע לכפר עציון, לתאם עם יעקב אלטמן את המשך הקרב ולשכנע אותו להעביר את בית החולים עם כל הצוות הרפואי והפצועים שבו למשואות יצחק. פינוי בית החולים התבצע במהלך הלילה בידי אנשי משואות יצחק שסחבו על גבם את הפצועים ואבטחו את הנתיב דרך 'גבעת הסלעים'. בית החולים שוּכַּן במערות טבעיות במשואות יצחק שנוּקוּ והוכשרו עוד קודם לכך כמקלט אפשרי. בכך ניצלו חייהם של כשישים פצועים ואנשי הצוות הרפואי בהם ד"ר בנימין וינדזברג, מנהל בית החולים והחובשת הראשית רבקה נדיבי, שהתנדבה להישאר בגוש עציון ולטפל בפצועים בעוד התינוק שלה פונה לירושלים ביחד עם שאר האימהות והילדים.
במהלך היום עלו רעיונות, שלא הבשילו, אודות פינוי הגוש בחסות הצלב האדום. בלילה שוב שככה ההפגזה. מן הצד השני, מטוס של 'שרות האוויר' הטיל פצצות על ריכוזי הערבים. במהלך הלילה נידונה שוב אפשרות פינוי, ופנייה אל 'הצלב האדום' לגבי הוצאת הנפגעים. ביום הקרבות הראשון נהרגו 24 ממגיני הגוש, רובם בעת כיבוש 'ההר הרוסי' ו'המנזר הרוסי'.
13 במאי.
'גבעת הסלעים'.
במשך כל בוקר ה-13 במאי 1948, ספגה גבעת הסלעים אש. ב-11:45 כמעט אזלה תחמושת המגינים, ובנוסף, דרכם למשואות יצחק עמדה בסכנת ניתוק. כמו כן, עלתה דרישה ממשואות יצחק כי מגיני הגבעה יתגברו את הכוח המגן על הקיבוץ. לנוכח כל אלה, קבל הכוח שעל הגבעה אישור לסגת למשואות יצחק. בזמן הנסיגה נפצעו קל שני לוחמים. בכך סולק המחסום האחרון בדרך לכפר עציון.
כיבוש כפר עציון.
במקביל, החל מ-4:30 בבוקר החלו הערבים להמטיר אש על כפר עציון. מגיני הכפר, פרט לנשקם האישי, היו מצוידים במקלע בינוני, חמישה מקלעים קלים, מרגמה שמי אינץ' ופיא"ט. זה האחרון יצא במהלך הקרב מכלל פעולה. ב-5:30, נערכה על הכפר הסתערות מכיוון 'ההר הרוסי', שנהדפה. לנוכח קריאות לעזרה, נשלחו שלושה מטוסי אוסטר אוטוקרט של 'שירות האוויר'. אלה הצניחו נשק, תחמושת וציוד אחר, אך הציוד נפל בידי הערבים. בנוסף, הטילו המטוסים פצצות על ריכוזי הערבים. אלה האחרונים השיבו אש לעבר המטוסים, ואחד הטייסים נפצע, אך הצליח לחזור לבסיסו. ב-8:45 התקדם כוח ערבי בלתי סדיר לכיוון הכפר, אולם כתה מן הכפר נשלחה בעוד מועד לאגפו. כאשר הכוח הערבי החל בהסתערות, הכוח האוגף פתח באש, הפתיעם, והתוקפים נסוגו אל 'ההר הרוסי', תוך שהם סובלים אבדות. ב-10:30 החלה הכנות להסתערות נוספת, מכיוון 'ההר הרוסי', אולם התוקפים, בעודם מתקדמים אל הכפר, ספגו אש מכיוון 'גבעת הסלעים', ונסוגו.
באותו יום הבריק יגאל ידין לגוש עציון הוראה להמשיך ולהילחם. דוד בן-גוריון הבריק דברי הערכה ועידוד: "מנהלת העם והיישוב כולו משתתפים בחרדה והערצה בקרב הבלתי־שוה שלכם. הקרבות הקודמים שלכם הוסיפו לא רק כבוד, אלא עזרו במישרים ובעקיפין להצלת ירושלם... בטוחים שתעמדו בהתגוננותכם האמיצה ללא רתיעה". בשעה 12:00, לאחר ש'גבעת הסלעים' ננטשה, פרצו משורייני הלגיון לכפר. בשלב זה, הפיא"ט כבר לא פעל, וכתחליף, הוטלו על המשוריינים בקבוקי תבערה. המשוריין הקדמי הגיע עד השער, אך נסוג תחילה בשל בקבוקי תבערה שספג. בניסיון שני, המשוריין עקר את השער ופרץ לחצר. מוקש חשמלי הופעל אך לא התפוצץ, ומשוריינים נוספים פרצו לכפר. המגינים החליטו לפתוח בשיחות על כניעה, ויעקב אלטמן, מפקד הגוש, הוציא הוראות בהתאם: לשרוף מסמכים, להשמיד את הנשק ועוד. ניתנה הוראה להפסיק את האש, אולם כמה עמדות, אשר ההוראה לא הגיעה אליהן, המשיכו עוד זמן מה בלחימה.
הטבח בכפר עציון.
עם קבלת ההחלטה להיכנע, יצא מפקד כפר עציון, , בידיים מורמות, במטרה להסדיר תנאי כניעה ועשה דרכו לעבר הריכוז העיקרי של התוקפים, בכיוון 'המנזר הרוסי'. במקביל, ניתנה הוראה להכין דגל לבן, ולהשמיד את מכשיר הקשר. לאחר שפישגרונד החליף מספר מילים עם אחד הערבים שפרצו לכפר ירה בו זה האחרון.