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20日第36师先集中炮火猛轰延平西北高地，第211团在飞机掩护下发起攻击，攻下了敌军阵地的几个支撑点。午后，211团以两个营的兵力猛攻第八、九两峰，诱使守军以为36师全力猛攻，便从右翼部队抽调兵力增援。正当第八、九峰战况正酣时，215团选择敌军防御薄弱之处突然发起攻击，仅遭微弱抵抗，不到十分钟就占领了第四第五峰。这一战果彻底动摇了守军的决心，其在九峰山一线的有组织抵抗很快瓦解。九峰山一失，延平守军自知屏障已矢，难以固守，遂于次日向中央军接洽投降。蒋介石知道36师的战绩后，亲笔写下嘉奖令，用飞机空投给36师，并于当晚通令全军嘉奖。
36师在克复延平后即挥师向闽北重镇古田前进，与张治中指挥的第四路军会合，就这样三个精锐德式师在福建前线会师。张治中见古田城防坚固，为避免伤亡派人入城与劝降，守军见援兵无望，中央军兵力却在不断增加，而坚城延平失守对于守军打击甚重，于是同意投降，中央军因此兵不血刃而下古田。几乎同时，闽北另一重镇水口也被中央军攻占，福州门户洞开。而集结在闽南的中央军也正向仙游推进。福建人民政府和十九路军陷入了中央军四面包围。其首脑人物李济深、陈铭枢、蒋光鼐、黄琪翔、陈友仁等人，在大军压境的危急情况下仓皇由海路乘船逃往香港，仅由蔡廷锴率十九路军主力向泉州方面撤退。36师在追击中曾与十九路军后卫发生激战，216团团长王作霖阵亡。第36师师长宋希濂通过审问俘虏知道对阵的是十九路军第49师，其师长张炎在一二八淞沪抗战时是61师的副师长，曾一起并肩作战，交情颇深，便写信劝降。张炎随即回信，并附有致蒋介石南昌行营秘书长杨永泰的一份密码电报，原来张与中央早有联系。
中央军占领福州后，蒋介石任命蒋鼎文为东路军总司令，节制所有在福建的部队，第87师担任了福州及闽东地区的警备任务，而第88师返回南京。
而在泉州的十九路军残部已被团团包围，蔡廷锴见大势已去，只身离开部队。中央军每天派出飞机在泉州上空散发传单，告之中央军所在位置，说明十九路军已完全陷于重围之中，劝其派出代表接洽投降。同时中央军派83师参谋处长符昭骞前往泉州劝降。（符是广东人，与十九路军的一些中高级军官熟识），在军事和政治双重压力之下，再加上与中央早有联系的毛维寿、张炎等力主和平解决，最后，十九路军余部接受了中央提出的条件，各军照原番号缩编为师，所有师长团长均由中央另派人接任，原十九路军的军、师、团长由中央资遣出洋或依其志愿送入陆军大学或高级教育班学习。协议签署后，十九路军余部开出泉州到仙游、莆田一带整编。因十九路军中反蒋意识很强，蒋介石恐有不测，便密令嫡系部队36师采取突然行动收缴十九路军余部武器。随后，这些队伍便被陆续送到河南等地整训，营长以上的军官全部换成了中央军校出身的，这几个师也就逐渐中央化。在一二八淞沪抗战中英勇奋战的十九路军就此消亡。而曾与之并肩战斗在抗日第一线的德式师，竟然成为平定福建事变的急先锋，双方从昔日生死与共的袍泽变成干戈相向的对手，更是令人唏嘘不已。