Hướng thứ nhất do sư đoàn 9 cùng trung đoàn 209 của sư đoàn 7 phản công
tái chiếm những làng xã đã mất thuộc quận Châu Thành và Tân Biên dọc
theo tỉnh lộ 13, sau đó vượt biên giới chiếm đóng các vị trí quân sự, và tiêu
diệt các đơn vị của sư đoàn 4 Campuchia.
Hướng thứ hai do sư đoàn 341 cùng trung đoàn 55 pháo binh tiến dọc theo
trục đường 24 tấn công trung đoàn 21 thuộc sư đoàn 290 Campuchia.
Hướng thứ ba do trung đoàn 14 của sư đoàn 7, cùng một đại đội xe tăng
T59, một đại đội thiết vận xa M 113 tấn công theo quốc lộ 1 vượt biên giới
trên ba mươi cây số tấn công trung đoàn 182 thuộc sư đoàn 3 Campuchia.
Ngày 4-12-1977, quân Việt nam bắt đầu tấn công. Nhờ quân số đông đảo,
hoả lực hùng hậu, chỉ ba ngày sau, quân Việt nam đã lấn sâu vào lãnh thổ
Campuchia, chiếm đóng quận ly Prasaut sát bên tỉnh Svayneng. Tuy nhiên,
mục tiêu chính để gây thiệt hại nặng cho sư đoàn 3 vẫn chưa thực hiện
được. Ngày 14.12, các đơn vị quân Việt nam giả bộ rút lui khỏi Prasaut.
Trung đoàn 273 rút theo hướng nam về Mộc Hoá, trung đoàn 266, trung
đoàn 55 pháo binh và tiểu đoàn 1 thiết giáp theo quốc lộ 1 rút về Tây ninh.
Khi sư đoàn 3 của Campuchia trở lại Prasaut, đêm đến, quân Việt nam hành
quân ngược trở lại bao vây tấn công, gây thiệt hại nặng cho quân
Campuchia. Trước tình thế đó, Bộ tổng tham mưu quân đội Campuchia
điều động thêm hai sư đoàn 703 và 301 từ Trung ương lên tăng cường mặt
trận Prasaut. Sau mấy trận đụng độ, cả hai bên đều bị thiệt hại nặng.
Khoảng một ngàn binh sĩ thương vong.
Song song với việc phản công quân sự, chính phủ Campuchia bắt đầu tấn
công trên mặt trận ngoại giao. Ngày 31-12-1977, Campuchia công khai tố
cáo Việt nam xâm lăng Campuchia, và tuyên bố cất đứt quan hệ ngoại giao.
Thời gian đó, Bộ trưởng ngoại giao Nguyễn Duy Trinh của Việt nam đang
đi thăm thân hữu các nước Đông Nam Á. Đang rất cần sự giúp đỡ của tất cả
các nước, sợ bị bắt quả tang đang xâm lược, ngày 6-1-1978, quân Việt nam
vội vàng rút về nước. Trong cuộc rút lui vội vã đó, một số đơn vị của sư
đoàn 7 và 9 cùng trung đoàn biệt lập Gia định 2 không kịp chuẩn bị bị tổn
thất nặng khi quân Campuchia đuổi theo truy kích.
Sau khi quân Việt nam rút về nước, chính phủ Pol Pot gọi ngày 6-1-1978 là