לאחר שההתקפה הראשונה על לטרון (מבצע "בן נון" שלב א) נכשלה, ולטרון נשארה בידי האויב, והכביש לירושלים חסום, הוחלט לבצע התקפה שניה על לטרון (מבצע "בן נון" שלב ב).
ההתקפה החלה ב-30.5.1948. תכנית ההתקפה השניה דמתה בקוויה לתכנית הקודמת. כוח אחד - גדוד שריון שבפלוגת רגלים מחטיבה "שבע" - נועד לתקוף ולכבוש את איזור לטרון, בעוד כוח שני, גדוד מגבעתי ופלוגה מחטיבה "7" נצטווה להשתלט על דיר-איוב ומשלטיה ולהגיע ליאלו, בערפה של לטרון.
הפעם הוטל המאמץ העיקרי על חטיבה "7". הוחלט להפעיל בה בעיקר את הגדוד המשוריין 9/שבע. משימתו היתה לכבוש את תחנת המשטרה ואת הכפר לטרון ובו בזמן לנתק את אזור המנזר. מיד לאחר שיכבשו את תחנת המשטרה, אמורה היתה פלוגת רגלים להחליף את כוח השריון הכובש. ניתן להתקפה גם סיוע תותחים ומרגמות כבדות.
בימים שבין ההתקפה הראשונה והשניה השתלטו יחידות חטיבה "7" על גזרת בית-ג'יז ובית-סוסין. נמצא שהעורף והאגפים היו עתה מובטחים. לכן יכול היה הכוח המזרחי - הכוח הרגלי, המורכב מגדוד 2 של "גבעתי" ופלוגה מחטיבה "7"- לנוע ישר עד שער הגיא ולהתחיל משם את התקפתו. משימתו היתה לעבור דרך דיר-איוב ולהגיע ליאלו. כוח זה חדר לדיר-איוב ללא התנגדות, אך משעלה למשלט שמצפון-מזרח לכפר, משלט שחולש על יאלו, נתקלו אנשי יחידתו הקדמית, שהיו בלתי מאומנים, באש אויב ובלי לנסות לתפוס את המשלט נסוג הכוח לעבר שער-הגיא.
בלי לדעת על כשלון הכוחות שמזרח, יצא הכוח המשוריין לפעולתו במערב. הכוח המשוריין פעל ב-3 ראשים: האחד לעבר המשטרה, השני - לעבר המנזר, והשלישי - לעבר הכפר לטרון. בהתקפה על הכפר התקרב צוות קרב משוריין מגדוד 9/שבע עד לטווח הסתערות מן הכפר. אך חיל הרגלים, שאמור היה להסתער, לא בא בעקבות המשוריינים. ואילו בהתקפה על המשטרה הצליחו כוחות השריון לפרוץ אל תוך חצר המשטרה, אולם שם נפגעה יחידת החבלנים שלהם בפגזי האויב, שנורו מכיוון עמואס, ולא ניתן לפרוץ לתוך הבנין. שרידי הכוח התוקף חזרו לבסיס והכוח המרכזי - הכוח שנע לעבר המנזר - מחפה על נסיגת שני הכוחות שבאגפיו.