Pertempuran Pyeongtaek
dikelilingi, waspada terhadap kekalahan di Osan. Barth kemudian menuju ke komando Resimen Infantri ke-34, dimana dia memerintahkan komandan resimen Kolonel Jay B. Lovless agar mengkonsolidasikan Resimen yang ditempatkan di Cheonan untuk menuju ke selatan. Lovless kemudian memindahkan Batalyon ke-3 ke selatan, tanpa bertemu musuh. Barth percaya bahwa Resimen Infanteri ke-34
tidak akan dapat mempertahankan Pyeongtaek selama Divisi Infantri ke-21 juga mempertahankan Osan. Dari Batalyon ke-3, Kompi L diturunkan dan diperintahkan untuk mempertahankan wilayah selatan Pyeongtaek dalam rangka melindungi Batalyon ke-1 yang bergerak mundur. Perintah ini tidak dilaksanakan, dan Kompi L bergerak menuju Cheonan.
Setelah berhasil memaksa Satuan Tugas Smith mundur ke Osan, Divisi Infanteri ke-4 Korea Utara, yang didukung oleh unsur-unsur Divisi Lapis Baja ke-105 Korea Utara, melanjutkan perjalanan mereka menyusuri jalan Osan-Pyeongtaek, dengan kekuatan 12000 prajurit di bawah komandan divisi Lee Kwon Mu dalam dua resimen infanteri yang didukung oleh puluhan tank. Barth, yang telah menjadi anggota
Satuan Tugas Smith sebagai pengamat, telah memerintahkan Batalyon ke-1 dari Resimen Infanteri ke-34 untuk bertahan hingga Korea Utara mengancam untuk menyerang mereka, kemudian kembali ke posisi di selatan secara berturut-turut, dalam rangka menunda pasukan Korea Utara selama mungkin. Pada dinihari tanggal 5 Juli, beberapa prajurit yang selamat dari Satuan Tugas Smith masuk ke jalur batalyon. Pada pukul 03.00
dinihari tanggal 6 Juli, batalyon tersebut menghancurkan sebuah jembatan kecil di atas sebuah sungai, yang berjarak sekitar di sebelah utara posisi mereka.
Hujan lebat dan kabut tebal terjadi sepanjang pagi hari tanggal 6 Juli, dan membuat pasukan yang telah ditempatkan di posisinya, memiliki jarak pandang yang terbatas. Tepat setelah fajar menyingsing, 13 tank T-34 Korea Utara terlihat berhenti di jembatan. Yang mengikuti mereka adalah dua kelompok infanteri. Pasukan Amerika Serikat pada awalnya percaya bahwa mereka mungkin
adalah orang-orang yang selamat dari Satuan Tugas Smith, hingga mereka menyadari bahwa pasukan tersebut memiliki jumlah yang terlalu besar, dan mulai bersiap untuk menyerang orang-orang Korea Utara yang tidak curiga. Komandan batalyon tersebut memerintahkan tembakan mortir ke pasukan Korea Utara, menyebabkan mereka bubar saat tank paling depan mulai menembaki posisi Kompi A, di
sebuah bukit di sebelah barat jalan. Ledakan mortir menghancurkan sebuah truk, namun rentetan tembakan dari sebuah tank Korea Utara menewaskan prajurit yang mengontrol artileri dan tidak ada yang menggantikannya dalam kebingungan tersebut, sekaligus mengakhiri serangan mortir Amerika. Pasukan Korea Utara segera maju ke posisi Kompi A, namun kompi tersebut tidak dapat membalas tembakan
dengan efektif, karena kurang dari separuh tentara yang menggunakan senjata mereka. Selama beberapa menit saja, hanya pemimpin regu dan pemimpin peleton yang balas menembak sementara tentara lainnya bersembunyi di lubang perlindungan mereka. Dalam waktu lima belas menit, Kompi B berhasil menyerang balik dengan efektif, dan pada saat yang sama pasukan Korea Utara telah maju dengan stabil menuju
posisi Batalyon ke-1. Sebuah penelitian yang dilakukan sesudahnya menemukan fakta bahwa banyak senjata tentara Amerika Serikat yang dirakit secara tidak benar atau kotor maupun rusak. Pasukan Amerika tidak memiliki apa-apa untuk melawan tank, dan tidak dapat melakukan apapun untuk menghentikannya.
Saat tentara Korea Utara maju, mereka mulai mengepung Kompi A dan B, dan 30 menit setelah tembakan pertama terjadi, kedua kompi diperintahkan untuk mundur, satu peleton sekaligus. Kompi C, yang menjadi cadangan selama pertempuran, mundur tanpa bertemu dengan pasukan Korea Utara. Kompi A, yang berada di bawah serangan besar-besaran, mencoba mundur dalam sebuah proses bertahap yang dengan cepat
menjadi kacau, saat para prajurit yang berlari dari bukit tanpa dilengkapi senjata dan amunisi, ditembak oleh senapan mesin Korea Utara secara terus-menerus. Kepanikan dengan segera menyebar ke seluruh prajurit dari batalyon tersebut, dan mereka mulai berlari melewati titik-titik posisi yang telah diatur sebelumnya, sampai ke Pyeongtaek. Yang
lainnya, yang terlalu takut untuk mundur, tetap berada di lubang perlindungan mereka dan ditangkap oleh pasukan Korea Utara. Seorang perwira berusaha untuk tetap tinggal di belakang dan mencari korban selamat, sebelum dia dan tiga orang lainnya diduga ditangkap dan dieksekusi oleh pasukan Korea Utara. Para komandan kompi sebisa mungkin mulai mengumpulkan para prajurit yang tersisa dan mulai
bergerak ke selatan, meskipun seperempat dari Batalyon ke-1 terbunuh, hilang atau ditangkap setelah pertarungan singkat tersebut. Satuan-satuan yang mundur meninggalkan jejak berupa peralatan di belakang mereka, mengotori jalan kembali ke Pyeongtaek dengan amunisi, helm, dan peralatan pelindung hujan. Dalam proses pelarian yang kacau tersebut, satu peleton dari Kompi A tertinggal, dan harus mundur melalui jalur kereta api untuk berlindung.
Batalyon tersebut berkumpul kembali di Pyeongtaek, yang sebagian besar merupakan pasukan tidak terorganisir tanpa kepemimpinan. Teknisi militer dari batalyon tersebut menghancurkan sebuah jembatan di sebelah utara kota sebelum bergerak ke selatan. Sisa-sisa Kompi A kemudian menuju Cheonan, berkumpul kembali dengan sisa Batalyon ke-1 dan 3 yang juga telah
ditarik mundur. Meskipun beberapa jip dan truk tersedia, sebagian besar proses penarikan dilakukan dengan berjalan kaki. Beberapa peluru artileri yang tersebar mendarat di sekitar pasukan yang mundur, namun tentara Korea Utara tidak terlalu agresif dalam mengejar mereka. Menjelang siang, sisa-sisa pasukan dari Resimen Infanteri ke-34 yang tidak terorganisir telah menjauh dari semua wilayah tembak musuh dan sudah tidak berada dalam bahaya.
Para prajurit, yang sebagian besar telah kehilangan peralatan mereka, tidak berusaha untuk menunda proses mundur secara lebih lanjut, dan tidak dapat berkomunikasi dengan satuan lain karena peralatan radio mereka telah hilang. Di saat mereka mundur, sebuah pesawat Amerika secara tidak sengaja memberondong pasukan tersebut, melukai satu tentara Korea Selatan yang bergerak bersama mereka,
yang mulai membuat moral para prajurit yang sedang dalam pelarian tersebut, menurun. Resimen Infanteri ke-34 mulai mendirikan jalur baru di sebelah selatan Chonan pada malam hari, meskipun banyak prajuritnya tidak lagi memiliki peralatan untuk bertempur.
Jenderal Dean, komandan divisi, merasa marah dengan buruknya kinerja Resimen Infanteri ke-34 selama pertempuran berlangsung. Ia diduga kesal karena pasukan mundur begitu cepat tanpa berusaha menunda gerak maju pasukan Korea Utara lebih lanjut. Ia sempat mempertimbangkan untuk memerintahkan pasukan kembali ke utara sesegera mungkin, tetapi tidak melakukannya karena takut
disergap. Dean mengganti komandan Resimen Infanteri ke-34, Kolonel Lovless, dan memerintahkan Batalyon ke-3 untuk kembali ke utara, namun ketika menghadapi perlawanan Korea Utara, pasukan menjadi tidak terorganisir dan terpaksa mundur. Pertempuran di Pyeongtaek telah menyebabkan penurunan moral yang signifikan di antara pasukan-pasukan Amerika Serikat yang bertempur di semenanjung Korea, dan ini
akan terus berlanjut hingga kemenangan mereka di Incheon dan Perimeter Pusan yang memungkinkan mereka melakukan serangan balik. Dean secara pribadi memutuskan untuk bertanggungjawab atas kekalahan yang diderita pasukannya, dan para sejarawan menganggapnya-setidaknya-bersalah karena menempatkan satu batalyon yang tidak berpengalaman untuk mempertahankan garis depan melawan musuh yang lebih unggul secara kuantitas dan terlatih dengan baik.