בלילה לאחר יום ההתקפה יצאה במסע רגלי מירושלים לגוש עציון מחלקת תגבורת שהורכבה מ-40 לוחמים, אנשי הפלמ"ח והחי"ש, בפיקודו של דני מס. הוא הוחלף בתפקידו כמפקד גוש עציון על-ידי עוזי נרקיס, ימים ספורים קודם לכן. לוחמי התגבורת נשאו עמם נשק ותחמושת, ציוד רפואי, מצברים וחומרי נפץ לגוש עציון הנצור. נוכח חסימת כביש ירושלים - גוש עציון, הוחלט שמחלקת התגבורת תגיע לגוש עציון במסע רגלי. החלטה שגרתית למדי באותם ימים. באשמורת אחרונה נאלצה המחלקה לשוב על עקבותיה לבסיס היציאה, סמינר בית הכרם בירושלים. למחרת, בלילה בין ד-ה בשבט תש"ח (15-16.1.1948), יצאו הלוחמים שוב לדרכם. הפעם בחרו במסלול שונה, שהיה מוכר לסיירי הפלמ"ח ממסעות קודמים לגוש עציון. המחלקה התארגנה במושבה הר טוב, אליה הגיעה בנסיעה מירושלים. שני לוחמים נותרו במושבה מחוסר נשק. בראשית המסע הרגלי נפצע אחד הבחורים ויחד עם שני מלווים נאלצו לשוב להר טוב.
שלושים וחמישה לוחמים המשיכו במסע רגלי מפרך לעבר גוש עציון, למרות השעה המאוחרת. לפניהם עוד כ-22 ק"מ, בקרבת כפרים ערבים עוינים, במעלה הר חברון. עם אור ראשון נתגלו הלוחמים על ידי שתי נשים ערביות וכנראה גם רועים משכימי קום, במפגש ואדיות סמוך לכפר צוריף, מקום אליו הגיעו על פי תכנון המקורי. מרחק קצר היה עליהם לעבור כדי להיחלץ מהסכנה, אך דרכם נחסמה. קרב עז ניטש בין המחלקה לבין המוני ערבים שכִתרו אותה. לוחמי מחלקת ההר ירדו לערוץ נחל עציונה, תפסו מסתור וניתקו מגע מהתוקפים הרבים שכיתרו אותם. בשעות אחר הצהרים מטפסים הלוחמים במדרון התלול אל גבעת הקרב (נ.ג. 573). הם מתגלים, הקרב מתלקח שנית. על ראש גבעת הקרב הם תופסים עמדות ומנהלים קרב גבורה נואש. תחמושתם אוזלת. לוחמים נפגעים מאש האויב. התוקפים מסתערים על הגבעה פעם אחר פעם, נהדפים ולבסוף כובשים אותה. על ראש גבעת הקרב נותר לוחם עברי אחרון שמקדם את פני התוקפים ואבן בידו. גם הוא נופל בקרב שנמשך עד שעות הערב, מועד כניסת השבת. גוש עציון מטרת מסעם נראה באופק.
הפורעים שללו, בזזו ולאחר מכן אף התעללו בגוויות. יומיים לאחר הקרב הביא מפקח משטרה בריטי, הימיש דוגן, את הקורבנות לכפר עציון ושם נקברו בטקס צבאי מלא. בין הנופלים בקרב מטובי הלוחמים והמפקדים בפלמ"ח ובחי"ש. לאחר מלחמת העצמאות הועברו ארונותיהם, יחד עם שאר הלוחמים שנפלו בקרבות גוש עציון, לקבורה בבית הקברות הצבאי בהר הרצל בירושלים. לזכרם כתב המשורר חיים גורי, אף הוא לוחם פלמ"ח במחוז ירושלים, את שירו הנודע, "הנה מוטלות גופותינו".