31. jaanuaril löödi otsustav lahing põhja pool Valka, 8 kilomeetrit kaugel – Paju mõisa all. Enamlaste patarei seisis linna lähedal Rückeli talu välja kõrgendikul ja andis ägedasti tuld Paju poole. Õhtu eel taganesid enamlased ülepeakaela ja nende segipaisatud ahelad ruttasid joostes läbi linna. Kiiresti lahkusid nad linnast, võttes kaasa, mis võtta suutsid ja hoolimata segadusest ei unustatud ka vanglasse asetatud pantvange kaasa viimast. Valk oli vaba.

Paju lahing oli oluliseks teguriks Valga vabastamisel punavägedest ja üldse Lõuna-Eesti saatuse määramisel, kus peamise jõu moodustasid Tartu partisanide pataljon ja soome vabatahtlikud "Põhja pojad" oberst Kalmi juhtimisel. Neid väeosi toetasid ka soomusrongid, kuid jäid purustatud raudteesilla taha, ega saanud õigeaegselt lahingutegevusest osa võtta. Vaenlase väed olid enam kui kaks korda suuremad nii elavjõus kui ka sõjatehnika poolest. Lahing kujunes veriseks, sest vaenlane pani visalt vastu. Eesti vägede kaotused Paju lahingus olid langenute näol 4 ohvitseri ja 38 sõdurit, lisaks nendele haavatud ja teadmata kadunud 9 ohvitseri ja 104 sõdurit. Kaotused olid umbes 20% elavkoosseisust. Kuid ka vastaste kaotused, kelle hulgas tegutsesid ka kuulsad Läti punakütid, olid suured. Paju lahingus sai haavata ka partisanide pataijoni ülem leitnant Julius Kuperjanov, kes suri lahingus saadud haavadesse Tartus 2. veebruaril. Tartu partisanide pataljon nimetati langenud juhi mälestuseks Kuperjanovi partisanide pataljoniks.

Samal ajal, kui kuperjanovlased ja soomlased vallutasid Paju, tegid 3. rügemendi mehed tubli töö Pedeli all. Selle tagajärjel taganes punaarmee linnast 10-12 km kaugusele. Taganemine oli sedavõrd kiire, et ei jõutud õhku lasta Valga raudteejaama.⁸