英国侵略军遭到三元里人民的沉痛打击之后，侥幸逃脱了性命，仓皇逃回四方炮台，并向侵略军头子报告了在三元里被村民痛歼，10余名侵略军丧生的经过。英国侵略者为此怒火中烧，决定调动大部队，前往报复。
第二天，即5月30日清晨，英国侵略军头子卧乌古将军派人通知散驻广州城郊各乡村的英军联合起来，随时准备战斗。
早餐时分，侵略军总部吹响了集合号，所有侵略军跑步应召，准备出动，扑向三无里。就在此时，英军副军需总监、陆军少校毕霞，出现在英军第三十七团所占领的乡村，告诉该团的军官说：“敌人正在向我们进攻，你们的队伍立刻归队，前往支援步兵营。”分明是英军主动挑起对三元里的进攻，毕霞却恬不知耻地诬告广东人民还在进攻他们。
很快，各路侵略军都集中起来。卧乌古命令陆军上校布尔利率军留守四方炮台，自己则亲自率领第二十六团、第三十七团、第四十九团和另外几个连。
英军虽然番号较多，但都不是完整的正规编制，总兵力约1000多人，一路破坏清军的粮仓和军火库，裹挟着杀伐之气，直扑三元里。
三元里人民获悉英军前来进犯，全体青壮年迅速行动起来。附近各村人民听到告警锣声，也立即紧急集合，同时呜锣击鼓，向远处的村民告警。一村传一村，一乡传一乡，各村村民，丝织工人，打石工人，水勇和义勇，全都紧急集合。地方乡绅何玉成等人主动担起了组织和领导的责任。
各乡各村人民手持长矛、盾牌、刀剑，拾着土炮，纷纷涌向三元里地区，计划同前来进攻的侵略者决一死战。英国侵略军气势汹汹地扑向三元里。三元里人民按照预定计划，一部分青壮年村民手提灯笼，奔向三元里的牛栏冈。英军一步步逼近了，奔到牛栏冈，远远看到冈上灯笼密密匝匝，人影幢幢，慌不择路地抢上前去，不料只见无数灯笼挂在树上，却看不见一个人影。
原来，三元里人民故意把英军引到这个地方，以便一网打尽。这个地方到处都是烂泥田，英军一脚踏进去，马上就会陷到腰部，很难及时挣扎出来。
英军来到牛栏冈之后，立即便察觉自己上了大当，惊慌失措地正要寻路退回去，突然听到四周人声大作，无数村民突然出现了，把侵略军水泄不通地围困了起来。英军统帅卧乌古面对漫山遍野的中国武装民众，吓得屁滚尿流，立即下令发射火箭，但广大人民毫不畏惧，继续鸣锣打鼓，摇旗呐喊，向侵略军发起猛烈冲击。
广大人民群众早已被侵略军的暴行所激怒，斗志旺盛，士气高涨。老百姓平日的刀斧犁锄，此刻全部变成了杀敌制胜的武器，甚至连儿童妇女也加入了抗英队伍。一时之间，老弱病残负责伙食，壮年人则奔赴战斗前线，不请自来者多达数万人。愤怒的人民冲向英国侵略军，英军虽然竭力抵抗，但中国武装村民人多势众，接近敌人的已经和敌人展开了激烈的肉搏战，只见人们刀斧并举，挥动犁锄，把英军杀得落花流水。
英军统帅卧乌古气急败坏，下令反攻，以便寻机突围。那些英军将士手执洋枪，向中国的武装村民发起反攻。英军军官毕霞率兵在牛栏冈附近开展武力进攻，双方展开了激战。中国的武装村民越聚越多，英军陷入重重包围之中，但毕霞仍然率兵垂死挣扎。英勇的唐夏村农民颜浩长见毕霞手执红旗，身悬护心铜镜，听村民说他就是英军首领毕霞，怒火万丈，猛冲上前，用长矛狠狠地把毕霞刺倒，随即砍下了毕露的头颅，缴获了毕霞的调兵令符、黄金宝剑。
与此同时，激烈的战斗在牛栏冈地区各处展开。中国武装村民的呐喊声如山呼海啸，各地村民仍在陆续赶来，只见重重叠叠、漫山遍野，把英国侵略军紧紧围困在牛栏冈地区。双方战斗激烈，英国侵略者伤亡惨重。
战斗持续到午后2时，天气忽然发生变化，只见阴云四起，雷电交加，暴雨从天而降。雨密天阴，几尺以外的东西都分辨不清了。在倾盆大雨中，英军的武器弹药全部被淋湿了，再也不中用了。
中国武装民众见英军枪炮失灵，斗志更加旺盛。英军无力招架，纷纷四散奔逃。他们穿着大皮靴，又笨又重，到处是泥浆和深坑，走一步摔一跤，两腿陷在泥坑里，许久都拔不出来。我武装民众则乘胜追击，赶上去就是一番猛攻，痛痛快快地砍杀英军。英军跑也跑不动，躲又躲不开，只好乖乖地被动挨打。中国武装民众将英军团团围住，痛打不休，英军魂飞胆破，恐惧地称呼中国武装民众的这一战法为“黄蜂阵”。
英军统帅卧乌古见大雨瓢泼，英军弹药淋湿，枪炮失灵，更加惊慌失措，急忙下令全军分路突围。英军得到撤退的命令，如蒙大赦，惶惶如丧家之犬，急忙突围逃跑。但是，牛栏冈四面都是泥田，雨后泥泞土滑，英军虽然逃命心切，但踉踉跄跄，不断摔倒滚进泥坑，样子十分狼狈。同时，大雨冲击了人行道上的痕迹，在侵略军的眼前，到处都是汪洋，有时英军跑着跑着，忽然跌下深沟，摔得稀里哗啦。
英国侵略军在暴风雨中逃跑，中国的武装民众也在暴风雨中追击。他们手执长矛刀剑，奋勇向前，和英军展开殊死的肉搏战。
英国侵略军落荒逃走，左翼第二十六团首先撤退，它的领队伯拉特少校跑着跑着，忽然被武装民众的一支三叉矛刺进了他的衣袖，使他差点丧命，他大吃一惊，像受了惊的兔子一样，跑得更快了。一个侵略者落在队伍后面，只见武装民众用力掷出一只飞矛，把他戳倒在地，随即周围的武装民众围上去，把这个侵略者乱刀砍死，使他获得了应有的报应。
英军第三十七团仓皇撤退，慌不择路地逃跑，把其中的第三连甩在了后面。数千名武装民众紧紧迫击敌人，追上了英军第三连。英军加速逃跑，一个武装村民紧迫上前，用挠钓钩住了落在后面的一个侵略者。这个凶恶的侵略者垂死挣扎，仍然向武装民众挥舞刀枪顽抗，结果武装村民刀枪齐下，要了他的狗命。与此同时，其他武装村民追上了英军，把英军第三连层层围住。英军第三连赶紧排成一个方阵，刺刀向外，紧密防御。武装民众捡起被打死的那名侵略者的洋枪，灌进火药，用火绳点燃，向着英军射击，打伤了英军第三连的旗手。随后，武装民众又架起土炮向英军轰击，使这支被包围的英军第三连有1名军官和14名士兵受了重伤。
不久，英军大队人马前来接应，英军第三连终于侥幸逃生，狼狈撤回。
就这样，各路英军一路被中国的武装民众穷追不舍，有的逃回四方炮台，有的逃向其他地方。英军统帅卧乌古率兵逃回了四方炮台，数万武装民众紧紧追去，也来到四方炮台，将四方炮台围得水泄不通。黑夜降临了，部分武装民众撤下休息，准备次日再战，另有部分武装民众仍然围困四方炮台，彻夜监视英军。
另一路英军没有逃回四方炮台，而是逃往他方，但中国的武装民众仍然不依不饶，一直追到筋子园后才返回。
在这一天的战斗中，有一股英军逃窜到了牛栏冈东边的黄婆洞，当地东北路客民和三家店打石工人在邓潜率领下将英军包围，予以痛击。在英军溃败过程中，零散英军溃窜至牛栏冈西北的马务桥，当地村民全体出动，将这些英军全部俘杀，其中有一个壮士名叫萧阿牛，手刃英军一名。
5月30日牛栏冈大捷，三元里人民和各乡各村民众英勇战斗，击毙英军200余名，生俘20余名，取得了重大胜利。