Наступ більшовиків на станцію розпочався зранку 30 січня. На лівому фланзі наступали переважно матроси-балтійці з 2-ї армії Р. Берзіна. Правий фланг штурмували в основному петроградські й московські червоногвардійці з 1-ї армії П. Єгорова. Несподівано для себе вони натрапили на щільний вогонь юнкерів і студентів. Тому атака почалася з неочікуваних i відчутних втрат, особливо на правому фланзі.
Справжнім героєм бою під Крутами став уродженець Луганщини, 25-річний сотник Семен Лощенко. Під сильним ворожим обстрілом разом із чотирма іншими артилеристами він влучно і швидко вів вогонь з єдиної гармати, поставленої на залізничну платформу, не даючи змоги більшовикам розбити високий залізничний насип і перервати зв’язок між українськими частинами по обидва боки залізниці. Сотник Армії УНР Никифор Авраменко у своїх спогадах назвав його «незрівняним артилеристом, людиною великої одваги і правдивим героєм бою».
Після запеклого багатогодинного бою, користуючись присмерком, українські сили організовано відступили зі станції Крути до своїх ешелонів. До того ж вони отримали звістку про те, що курінь імені Тараса Шевченка в Ніжині оголосив про підтримку радянської влади. Оборонці Крут могли опинитися в оточенні.
Одна студентська чота, які перебувала в резерві, під час відступу заблукала у темряві і вийшла до станції Крути в той час, коли її вже зайняли більшовики. Студенти і гімназисти потрапили в полон, і більшість з них наступного дня після нелюдських тортур були розстріляні. За твердженням мемуаристів Михайла Баталіна та Ігоря Лоського, сімох поранених полонених відправили у тил. На розподільчому пункті в Харкові вони були помилково призначені до харківського дворянського шпиталю, звідки втекли за допомогою медичного персоналу.
Після бою під Крутами М. Муравйов надіслав переможну реляцію Володимиру Антонову-Овсієнку та в Петроград членам більшовицької Ради народних комісарів, практично повністю перекрутивши в ній факти і, звичайно, не згадуючи про вбивство полонених: «После двухдневного боя 1 революционная армия Егорова, при поддержке 2-й армии Берзина у ст. Круты разбила контрреволюционные войска Рады, предводимые самим Петлюрой. Петроградская Красная гвардия, выборгская и московская гвардия вынесли почти одни весь бой на своих плечах. Войска Петлюры во время боя насильно пустили поезд с безоружными солдатами с фронта навстречу наступавшим революционным войскам и открыли по несчастным артиллерийский огонь. Войска Рады состояли из батальонов офицеров, юнкеров и студентов, которые, помимо сделанного зверства с возвращающимися с фронта солдатами, избивали сестер милосердия, попавших во время боя к ним в руки. Иду на Киев. Крестьяне восторженно встречают революционные войска».
Водночас,