Вместе с ними действовал и «бригадный генерал» Иса Мунаев со своими чеченскими боевиками. В минуты отдыха Мунаев времени не терял и рассказывал украинским солдатам давно позабытые байки времён распада СССР о том, что как в будущем Украина будет поставлять независимой Ичкерии пшеницу и получать взамен нефтепродукты.
В ходе контратаки (которую помпезно объявили «контрнаступлением Семенченко») украинским войскам удалось с юго-востока зайти в город. В районе первых домов каратели спешились и, оставив бронетехнику, втянулись в городские улицы. Вскоре на перекрёстке улиц Садовая и Терешковой разгорелся сильный бой, начались первые потери. Поскольку уже темнело, продолжать бой было сложно и командование дало приказ на отход.
На второй день к Углегорску были дополнительно выдвинуты два взвода 30-й механизированной бригады с четырьмя танками и шестью БМП, а также свежие подразделения батальонов имени Кульчицкого и «Донбасс», которыми планировалось окончательно отбить город. Однако комбат 30-й бригады решительно воспротивился штурму столь малыми силами.
В итоге сошлись на том, что оба взвода 30-й бригады обеспечат коридор для 400 бойцов «Донбасса» и батальона Кульчицкого, которые зачистят город. Однако в бой пошли всего 70 нацгвардейцев — у остальных желания лезть под пули явно не наблюдалось. Разбившись на несколько отрядов, украинские силы вошли в Углегорск.
Одна группа, в составе взвода 30-й бригады и нацгвардейцев «Донбасса» с двумя танками, четырьмя БМП, БРДМ с установленным СПГ и пятью единицами колёсной техники, выдвинулась со стороны Александровского. «Донбасс» зашёл в город со стороны троллейбусной линии, спешился и начал осуществлять зачистку. Ротный 30-й бригады взял взвод и пошёл вслед за «Донбассом» под прикрытием БМП. Танки остались на въезде в город.
Выдвинувшись к блокированному интернату, нацгвардейцы и бойцы 30-й бригады вступили в бой, в ходе которого им удалось сжечь один русский танк и ещё один танк подбить. Также был сожжён «Урал», захвачено двое пленных и угнана МТ-ЛБ, стоявшая недалеко от интерната.
Однако вскоре на помощь ополчению выдвинулись резервы и в полдень украинские части были вынуждены покинуть Углегорск, забрав из интерната блокированных там артиллеристов и бойцов роты «Свитязь».
В это время с другой стороны Углегорска шёл параллельный штурм силами взвода 30-й бригады при одном танке, двух БМП и колёсной технике «Донбасса» во главе с самим Семенченко. Подъехав к остановке перед Углегорском, каратели заметили, что место пристреляно, деревья были посечены осколками, вокруг висели пакеты, выполняющие роль флюгеров для корректировки огня. Вскоре со стороны Углегорска из засады выехал русский танк и первым же выстрелом подбил головной Т-64. Следовавшая за ним БМП начала в панике сдавать назад, передавив нескольких солдат, которые пытались спрятаться за броней. Остальные рассредоточились, открыли огонь.
В тыл колонне попыталась зайти группа ополченцев, чтобы перерезать путь к отступлению, но её вовремя заметили и отсекли огнём. Стало ясно, что штурм провалился. Семенченко впал в панику и, развернув машину, бросился бежать в Дебальцево. Вслед за ним бежала со своих позиций и противотанковая батарея 25-го батальона во главе со старшим лейтенантом Евгением Ткачуком (Зона).
Стало ясно, что вернуть Углегорск у украинской стороны уже не получиться. Подразделения 30-й бригады создали новый рубеж обороны на трассе за городом, на чём бои в Углегорске благополучно завершились. Потери противника в ходе операции составили до 40 человек убитыми, 120 ранеными и 10 пленными, 4 танка Т-64, две БМП-2, БТР-80, три БРДМ-2, шесть МТ-ЛБ и три 100-мм противотанковых орудия МТ-12 «Рапира». Ополчение потеряло 45 бойцов убитыми, 130 ранеными и 5 пропавшими без вести, 4 танка (два Т-72 и два Т-64), две БМП-1 и МТ-ЛБ.
Падение Углегорска предопределило поражение врага в Дебальцево. Украинская пропаганда ещё несколько дней продолжала утверждать, что Углегорск держится, но визит Захарченко в освобождённый город, показал истинное положение дел. Падение Углегорска вслед за донецким аэропортом, оказало серьёзный деморализующий эффект на украинское общество, итак пребывающее в подавленном состоянии после массовой гибели «киборгов».
Бои за Углегорск отмечены появлением в небе, после долгого перерыва, авиации противоборствующих сторон. Ещё до начала наступления в районе Дебальцево появлялись сообщения о том, что ЛНР создаёт собственные Военно-воздушные силы, в состав которых вошли два самолёта из луганского музея авиации: учебно-боевой L-29 и штурмовик Су-25. На выложенном в сети видео от 17 января 2015 года видно, как луганский L-29 с армянским лётчиком- добровольцем совершает пробную рулежку. Кстати армянин не был наёмником — его дед погиб в Великую Отечественную под Полтавой и теперь внук добровольно приехал на донецкую землю бороться с украинским фашизмом.
1 февраля на лентах информагентств появилась информация — луганский штурмовик Су-25 совершил боевой вылет и успешно атаковал в тылу украинских войск колонну на трассе Артёмовск-Дебальцево. На борту самолёта была начертана надпись возмездия: «За Одессу!» — в память о жуткой расправе над одесситами, которые отказались признавать власть киевской хунты.
В украинских войсках однозначно считали этот самолёт российским. 128-я бригада срочно передала в штаб информацию о появлении в секторе российских самолётов, а командиры подразделений дали указание своим бойцам при появлении авиации немедленно прятаться, так как средствами ПВО украинские части обеспечены не были.
2 февраля о сбитом украинском самолёте в районе Горловки сообщили журналистам представители ДНР. На следующий день Эдуард Басурин сообщил о сбитых в районе Дебальцево двух украинских штурмовиках Су-25 и беспилотном самолёте-разведчике Ту-143. Раскрывшийся посадочный парашют сбитого беспилотника ввёл в заблуждение наблюдателей и первоначально был принят за катапультировавшегося лётчика. Украинская сторона опровергла участие своей авиации в боях на Восточном фронте, хотя и подтвердила потерю Ту-143 (это была третья потеря данного БПЛА с начала войны).
