Вопреки штатной структуре, в 149-й мотострелковой бригаде было 5 танков Т-70 (данные на 14 сентября 1942 года).
Таким образом, части орловской группы были расположены в выступе глубиною до 10 км и шириною не более 5 км общим протяжением фронта 24 км.
Орловской группе противостояло до четырех немецких дивизий: с северо-востока — части 16-й танковой и 60-й моторизованной дивизий, с северо-запада и запада — части 389-й и 100-й егерских дивизий. В составе этих четырех дивизий насчитывалось до 120 танков.
Ни 27 сентября, ни до вечера 28 сентября на этом участке фронта противник активности не проявлял. С 20 часов 28 сентября до 6 часов 29 сентября боевые порядки советских войск подвергались сильному авиационному воздействию. В течение ночи противник сбросил до 1700 бомб. С 7 часов 29 сентября вражеская штурмовая и бомбардировочная авиация возобновила бомбардировку и обстрел войск группами пикирующих самолетов из пушек и пулеметов.
В 8 часов 29 сентября противник двумя дивизиями (389-я пехотная и 60-я моторизованная) перешел в наступление одновременно с двух направлений: с северных скатов высоты 135,4 на центральную часть Орловки и с рубежа высот 124,9; 129,1 на железнодорожный разъезд (500 м западнее Орловки). На обоих направлениях первая атака немецких войск была отбита.
В 10 часов противник предпринял вторую атаку уже с трех направлений: с прежних двух и с западных скатов высоты 147,6 на юг против 3-го батальона 115-й стрелковой бригады (силами до батальона пехоты с пятнадцатью танками). Противник, наступавший на этом последнем направлении, с большими потерями был отброшен в исходное положение. Удар немецких войск с рубежа высот 124,9; 129,1 пришелся по левофланговым частям сводного полка 196-й стрелковой дивизии и по 2-й мотострелковой бригаде. После ожесточенного боя противник прорвал фронт обороны и продвинулся до линии железной дороги, где и был остановлен. Попытки неприятеля овладеть разъездом и железнодорожным мостом (500 м южнее разъезда) успеха не имели; он вынужден был приводить в порядок свои расстроенные части и подтягивать резервы.
2-я мотострелковая бригада оказалась разрезанной на две части. Ее 4-й батальон отошел к Орловке и организовал оборону фронтом на юг по южным скатам высоты 108,2, а остальные батальоны отошли к южной окраине Орловки. Сводный полк 196-й стрелковой дивизии в упорной борьбе с противником понес большие потери, и его остатки были влиты в 4-й батальон 2-й мотострелковой бригады.
