Πέντε τάγματα θα κατελάμβαναν αργά το βράδυ της 24ης Ιουλίου τις θέσεις που όριζε το σχέδιο. Ήταν θέσεις που είχαν ορθολογικώς επιλεγεί επί όλων των οδών που συνέδεαν τα Γρεβενά με τις γύρω περιφέρειες.

Εκεί οι δρόμοι θα εναρκοθετούντο, ορισμένες γέφυρες θα ανετινάζοντο, και έτσι τα πέντε τάγματα, βοηθούμενα από αυτά τα μέτρα, θα απέκλειαν τη διέλευση ενισχύσεων. Τα σύρματα τηλεφώνων και τηλεγράφων θα κόβονταν προ του μεσονυκτίου.

Στις 3.30′ της 25ης, πέντε τάγματα θα επετίθεντο κατά της πόλεως από όλες τις πλευρές, ενώ ένα άλλο τάγμα θα έπαιρνε θέση σε ένα σημείο των παρυφών της πόλεως. Κάθε ιδέα υποχωρήσεως απεκλείετο. Εν περιπτώσει αντιστάσεως στις εισόδους της πόλεως, η αντίσταση θα ηγνοείτο και κάθε τμήμα θα εξορμούσε προς το στόχο που σαφώς του οριζόταν. Οι στόχοι ήταν οι εξής: οι Σταθμοί Διοικήσεων της φρουράς και της Χωροφυλακής, οι φυλακές, οι αποθήκες τροφίμων, το Δημόσιο Ταμείο και οι Τράπεζες, το Ταχυδρομείο, το Γυμνάσιο και τα φαρμακεία. Κάθε κτίριο που θα υπερασπιζόταν ο εχθρός έπρεπε να εξουδετερωθεί με σκληρότατες επιθέσεις. Στις 4.30′ θα εισερχόταν στην πόλη το εν εφεδρεία τάγμα και θα βοηθούσε -όπου θα χρειαζόταν- στην πραγματοποίηση του τελευταίου σκοπού.

Κάθε αντίσταση έπρεπε να έχη συντριβή μέχρι της 6ης πρωινής, ώστε τα αεροπλάνα να έβρισκαν μια πόλη πλήρως κατειλημμένη και να μην μπορούν να ανακαλύψουν τους επιτιθεμένους.

Το σχέδιο είχε ασφαλώς άριστα συλληφθεί και είχε καταρτισθεί εν πλήρει γνώσει των δυνάμεων που υπερασπίζονταν τα Γρεβενά: 500 αξιωματικοί και στρατιώτες, 100 χωροφύλακες, 50 Μ.Α.Υ., που διέθεταν 4 πυροβόλα, λίγους όλμους και δύο ελαφρά άρματα μάχης.

Επρόκειτο, συνεπώς, περί φρουράς δυνάμεως τρεις φορές μικρότερης από τη δύναμη των επιτιθεμένων, επτά φορές μικρότερης αν ελαμβάνοντο υπ” όψιν και οι δυνάμεις που εκάλυπταν τους επιτιθεμένους. Η μικρή αυτή φρουρά είχε επιπλέον το μειονέκτημα να είναι αρκετά μακριά από τις πόλεις των Τρικκάλων και της Κοζάνης, όπου υπήρχαν αξιόλογα τμήματα Στρατού. Είχε όμως το πλεονέκτημα να έχη επικεφαλής της ένα στρατιώτη, τον Αντισυνταγματάρχη του Πεζικού Κώστα Πανταζή, που είχε δώσει επιτυχείς εξετάσεις στα πεδία των μαχών της Μικράς Ασίας και της Αλβανίας. Ο Πανταζής είχε οσφρανθεί ότι κάτι ετοιμαζόταν εναντίον της φρουράς του και είχε λάβει τα μέτρα του. Έφθανε μάλιστα μέχρι του σημείου, κάθε βράδυ, μετά την απαγόρευση της κυκλοφορίας, να κρύβει εκτός της πόλεως έναν από τους καλυτέρους λόχους του, δυνάμεως 120 ανδρών.

Είχε ειδοποιηθή για την επικείμενη επίθεση μισή ώρα πριν εκδηλωθεί. Έτσι, έλειψε το πολύτιμο στοιχείο του αιφνιδιασμού στο οποίο υπελόγιζαν οι επιτιθέμενοι.

Σε κάθε είσοδο της πόλεως τους ανέμεναν διασταυρωμένα πυρά, τα οποία προήρχοντο από σπίτια που είχαν γίνει πρόχειρα πολυβολεία. Ένα μόνο ρήγμα ανοίχθηκε, κι αυτό έκλεισε μετά από αγώνα μιας ώρας που έδωσε εφεδρεία η οποία έσπευσε επί τόπου.

Κατά την 5η πρωινή, δύο λόχοι βγήκαν από την πόλη και επετέθησαν αιφνιδιαστικώς εναντίον του τάγματος 850 των ανταρτών, που ήταν ακάλυπτο. Το αντάρτικο τάγμα υπεχώρησε ατάκτως, αφήνοντας επί του πεδίου της συγκρούσεως 87 νεκρούς και 47 τραυματίες.

Εκείνη την ώρα περίπου, ο διοικητής της φρουράς Γρεβενών κατόρθωσε να έλθει σε επαφή δια του ασυρμάτου με τη Μεραρχία του, που είχε την έδρα της στα Τρίκκαλα, σε απόσταση 80 χιλιομέτρων. Ανέφερε τι συνέβη και ανήγγειλε ότι άρχιζε γενική αντεπίθεση.

Και πράγματι, κατόπιν σήματος γνωστού εκ των προτέρων, όλοι οι αμυνόμενοι έβγαιναν από τα κρησφύγετά τους, ο εκτός της πόλεως κρυμμένος λόχος προχωρούσε προς την πόλη, και η εφεδρεία της Διοικήσεως, με τον Αντισυνταγματάρχη τους επικεφαλής, εξορμούσαν σε ένα «ανθρωποκυνηγητό».

Ο αιφνιδιασμός υπήρχε τώρα, αλλά εις βάρος των επιτιθεμένων. Στις 6 το πρωί, δύο άλλα τάγματα του Δ.Σ.Ε. έσπευδαν να αποσυρθούν από τη μάχη.

Λίγο αργότερα, οι επιτιθέμενοι επολυβολούντο από αεροπλάνα που είχαν έλθει από τη Λάρισα.

Στις 10, σταματούσε ο αγώνας και οι αντάρτες απεσύροντο προς τα βουνά.

Ατυχείς στην επίθεση, υπήρξαν ευτυχείς στην υποχώρηση: μόλις άρχισε η αναδίπλωσή τους, συννέφιασε, και η αεροπορία αναγκάσθηκε να διακόψει την παρέμβασή της. Επιπλέον, το απόγευμα άρχισαν βροχές, οι οποίες, με διακοπές, διήρκεσαν μία εβδομάδα, και έτσι οι ενισχύσεις που έφθασαν από διάφορες κατευθύνσεις δεν μπόρεσαν να πάρουν επαφή με τους επιτεθέντας.

Ο Δ.Σ.Ε. άφηνε στις παρυφές της πόλεως 197 νεκρούς, μεταξύ των οποίων έναν καπετάνιο, τρεις διοικητάς λόχων, οκτώ διοικητάς διμοιριών. Άφηνε ακόμη, σε στρογγυλούς αριθμούς, 200 βαριά τραυματισμένους, 300 αιχμαλώτους, 65 αυτόματα, 150 όπλα.

Οι απώλειες της φρουράς δεν είναι γνωστές. Οι επίσημοι αριθμοί (12 νεκροί, 22 τραυματίες) δεν είναι αληθοφανείς.

Το μάθημα ήταν σκληρό για τον Δ.Σ.Ε.

Σήμερα είναι γνωστό ότι το ηθικό του είχε κλονισθεί, ότι η κριτική εναντίον των διοικητών των ταγμάτων κρούσεως υπήρξε αυστηρά, ότι επεβλήθησαν κυρώσεις.