Celem wzmocnienia natarcia, do walki weszła 8 kompania. W wyniku krwawych i zażartych walk udało się pierwszej grupie wejść do miasta. W tym samym czasie 7 kompania ppor. Budryka szturmowała wschodni most, a 5 kompania usiłowała kilkakrotnie uderzyć na miasto. W tej sytuacji dowódca grupy por. Dyba nakazał ponowne przygotowanie szturmu z wykorzystaniem ognia granatów karabinowych. W walce na bagnety i granaty ręczne udało się ostatecznie przejść przez most. Nad ranem rozpoczęto walki uliczne. Nieprzyjaciel stawiał silny opór, a polskie kompanie walczyły o każdy dom. Walki uliczne trwały do wczesnych godzin południowych. Po południu oddziały 45 Dywizji Strzelców wycofały się z miasta.
Nocą z 11 na 12 września dwa bataliony 52 pułku piechoty zluzowały w rejonie Rohatyna odchodzące do odwodu pododdziały 37 pułku piechoty. W obronie Rohatyna pozostał też II/37 pp. Rano 12 września artyleria sowiecka otworzyła ogień na polskie stanowiska. Po przygotowaniu artyleryjskim do ataku ruszyła piechota 41 Dywizji Strzelców wspierana przez kozaków z 8 Dywizji Kawalerii. Sowieckie uderzenie wyparło Polaków z Putiatyńców i Babuchów, a następnie także z Czartowej Góry i zagroziło Rohatynowi. Kontratakujący na Babuchów odwodowy batalion 52 pp został otoczony przez oddziały 8 DK i poniósł wysokie straty.