Но до 15-го числа было еще далеко. Критическим днем штурма Сарыкамыша стало 13 декабря, когда более 20 тыс. турок 9-го армейского корпуса под непосредственным командованием самого Энвер-паши навалились на русский сводный отряд из 8 батальонов, в числе коих
Дело в том, что турки не ожидали встретить в Сарыкамыше русскую артиллерию, рассчитывая поэтому на превосходство в численности пехоты. Турецкая артиллерия не успевала за авангардами, что вынуждало Энвера сделать ставку на штыковой удар. Но совершенно случайно в распоряжении распоряжавшегося здесь полковника Букретова оказались два орудия, возвращавшиеся из ремонта в свои батареи, находившиеся на фронте. А после подхода казаков русские получили еще и конную батарею. В итоге турки растерялись и, боясь попасть в ловушку, вели наступление нерешительно, вследствие чего Н.А. Букретов выиграл почти целые сутки.
За ночь замерзло более 10 тыс. турецких солдат и офицеров, а в подходивших частях порой не хватало 9 солдат из 10, отставших по дороге. В свою очередь, к русским постоянно подходили подкрепления, располагавшиеся не в полевых палатках на морозе, а в сравнительно теплых помещениях города и станции. 14 декабря, когда к Сарыкамышу наконец-то вышел турецкий 10-й армейский корпус, части 9-го корпуса оказались уже небоеспособными. Спасти турок от гибели в горах на морозе могло только немедленное занятие города. Штурм, сопровождавшийся огромными потерями, шел весь день, и к вечеру турки ворвались в Сарыкамыш, заняв железнодорожный вокзал. Однако практически сразу же подошедшие русские резервы отчаянной контратакой выбили врага из города. Турки зацепились лишь за окраины. Штыковая резня в горевшем городе продолжалась всю ночь.
В этот момент Мышлаевский выехал в Тифлис, всюду сея панику, считая группу Берхмана окруженной, 2-й Туркестанский корпус уничтоженным, а войска генерала П.И. Огановского на грани уничтожения. По приказу генерала Мышлаевского, Азербайджанский отряд ген. Ф.Г. Чернозубова очистил уже занятые персидские Тавриз, Урмию и Дильман без малейшего давления со стороны противника. Впоследствии эти пункты пришлось занимать повторно, но уже с боями. К сожалению, Чернозубов не смог осмелиться нарушить приказ командующего, даже понимая его нецелесообразность (Огановский же отказался отступать).
Понятно, что подобные настроения фактического начальника Кавказской армии, согласно которым почти вся армия уже должна была быть уничтожена близ Сарыкамыша, не могли способствовать успокоению тыла. Мало того, что был дезорганизован тыл армии, паника охватила Тифлис. Определенные ответственные лица даже говорили о подготовке эвакуации, которая фактически уже началась, однако Воронцов-Дашков распорядился выждать исхода сражения под Сарыкамышем. 15 декабря 1914 г. ген. Г.Э. Берхман, выполняя волю командующего, приказал всем войскам отступать на Сарыкамыш и далее к Карсу. Однако принявший командование обороной города и Сводным корпусом (из всех частей, находившихся в Сарыкамыше) старый кавказец ген. М.А. Пржевальский (командир 1-й пластунской бригады), опираясь на мнение такого же старого ветерана Кавказа ген. Н.Н. Юденича, отказался выполнить приказ. Самовольство низших командиров спасло Кавказскую армию от поражения.
На следующий день, получив подкрепления от Берхмана, Пржевальский перешел в контрнаступление. Все это время Юденич занимался тем, что направлял в город новые и новые резервы. Ожесточенные бои вновь шли весь день. И вновь к вечеру турки невероятными усилиями смогли войти в город и перехватить пути на Карс. И вновь в ходе ночной мясорубки противник был выбит из Сарыкамыша 39-й пехотной дивизией ген. В.В. Де-Витта, и на этот раз окончательно. Пока Пржевальский оборонял станцию и город, небольшая колонна под командованием все того же Букретова приступила к обходному маневру турецкого правого фланга на Бардусском перевале. 18-го числа неприятель начал общий отход. В этот же день в Сарыкамыш прибыл Г.Э. Берхман, взявший на себя общее руководство операцией. Также в этот же день была восстановлена связь с Тифлисом, где узнали о победе, масштаб которой было трудно переоценить — ведь в тылу большинство было уверено в неизбежности поражения и уничтожения большей части сил Кавказской армии под Сарыкамышем.