5时0分，随着阳光在地平线上逐渐散去，已经蔓延多时的整条战线两端骤然爆发。
从水西门外、东江门至长江边上一线展开，新、4、5师在军50重迫击炮营和配属的2个20重迫击炮营火力支援下向日军构筑在诸多湖泊间的野战阵地发起了强攻。昏暗中，川军以松散散兵线缓慢的向北推进诱导日军暴露主要火力点，日军轻重机枪一发射就遭遇各种迫击炮劈头盖脸的点杀，不要说是战壕里发射的轻机枪，就是有土木顶盖的重机枪也被连续不断命中的炮弹炸塌；第52野战炮联队连续发射压制**后续，但呈班组形式分散跃进的**不避伤亡不断推进；而一线，由于日军单薄的压制火力骨干不断被击毁，川军很快就接近日军的前沿，双方很快进入手榴弹战，一方依仗数量优势、一方则有战壕掩护，都信心十足的对掷、爆炸连绵不断。刘若弼、范楠煊、邓国璋在王陵基督战下不断投入兵力，一批批川军以巨大伤亡不断冲击着第22师团个联队（各缺一个大队担任师团预备队）的防线，由于攻击面较窄，川军死伤者很快就堆积在湖泊间的通道上使后续部队更难以迅速前进，但川军将士依旧以血肉之躯冲向日军阵地。
5时45分，日军最单薄的江边一线阵地被新师突破，刘若弼即使投入师补充团顺着第团上千将士伤亡代价开辟的突破口突入日军纵深，将第6联队的2个大队割裂开来，该联队投入唯一一个预备中队反击很快就在黑暗中被新师补充团吞的一干二净。土桥一次面对被迅速突破的西侧危机也不敢投入单薄的预备队反击，反而下令江边的大队借夜幕掩护迅速北侧，而靠东面的大队则放弃阵地向第5联队靠陇并跟开去的预备队一起掩护第5联队的西侧翼。但土桥却不知道这时候由5联队主力防守的东江门阵地已进入短兵相接的鏖战当中，而5联队的电台却被一发重弹直接命中掩蔽部顶部炸飞天线而暂时失去功能。于是南下增援的第5联队第大队、第6联队东撤的第大队和被新4师打的节节败退的第5联队主力在混乱中撞击在一起，在东南西三面**子弹和爆炸的背景下，三方日军不分青红皂白自相残杀乱成一团，未等大队佐和尉官们整理队伍，新师和新4师就从东西两面杀到，一举将日军赶出了东江门阵地。战至6时0分土桥一次收容一线残军进入二线阵地时，一线只余莫愁湖方向第4联队主力依托湖泊还在抵御新5师的攻击未失一线阵地。
就在这一个多小时里，从水西门到秦淮河一线的城墙顶上都在遭受**各种迫击炮的杀伤，城头上日军虽然部署第4和第师团重兵，但**炮弹爆炸的碎片和气浪不断冲击着城墙上的各种日军工事，重机枪组有钢筋水泥碉堡还能坚持，而轻机枪组和掷弹筒、步枪手们则只能趴在沙包当中听凭各种炮弹落下；甚至躲避在城墙后的日军也因为迫击炮的弯曲弹道而频频遭遇顶杀伤，甚至因为人群拥挤一炸一大片、不比城墙上的损失小。**炮兵虽在城南打的欢，但如此长战线上**步兵单位其实只有7军新6师和5军新师而已，5军主力已经在孙渡率领下渡过秦淮河转至城东。
此时**20、2、2军对光华门至中山门一线的攻击并不成功。虽然炮弹密集的落在整条城墙上炸的日军鬼哭狼嚎，**也乘机突入门洞里安放了大量炸药，5时4分和49分，光华门和中山门前后被20军和2军巨大的爆炸炸开，但冲击的**却发现城门早就被日军用各种砖石杂物堵塞，聚集城下的**立即遭到日军从城头上扔下的炸药包、手榴弹乃至小炮弹炸的七零八落，杨森和唐式遵只能暂时撤退再组织进攻。
**西部进攻成功和东部进攻失败，及南部明显的佯攻使西尾寿造在板垣征四郎和稻叶四郎支持下作出了一个至关重要的错误决定。晚6时50分，第6师团第6旅团000官兵出早西门和清凉门增援第22师团。此时新4军主力在叶希夷亲自指挥下摸掉沿途日军警戒哨已经翻过紫金山直取沪宁铁路，因为篠原诚一郎为加强中山门一线防御篡改了西尾寿造的部署，只以20联队为基干组成一个支队防守紫金山最西边的天堡城，并只在富贵山部署一个大队级支队掩护侧翼，导致新4军从天堡城东侧轻松突入日军后方；而天堡城本身则遭遇潘文华第2军东、南两面的强攻。
太平天国时期修筑的天堡城早已残破，70多年前的堡垒从技术上讲也已过时，第6师团第20联队及配属90迫击炮大队大部分部署在堡外的西峰山上坡处，密集的野战工事加篠原诚一郎特意从派遣军总部要来工兵和地雷布置的密集雷场构成坚实的防御体系。然潘文华也是久经沙场的老将，一眼就出优劣，故率领军主力从明孝陵上山爬到西峰东面发起主攻，从而成功避开了城里的日军大炮群精确射击。话虽如此，但西峰山险要的地形加上城里大炮群对**纵深的强大压制依旧对进攻的川军形成巨大的威胁。
章安平指挥第47师首先发起进攻，借着昏暗和紫金山从东到西的绵延山势逼近西峰山，炮声隆隆，2个20重迫击炮营以急速射覆盖日军阵地，各师、团的、2迫击炮也以急速射替步兵扫荡前进道路上的各种障碍；但山势连绵起伏，**的炮兵毕竟弱小难以压制和清除，在山上日军迫击炮和步兵炮的不断反击干扰下，49、440团依旧很快在雷场中付出不小的代价，并且爆炸引起的闪光还给日军指示了射击目标，有较坚固工事掩护的重机枪纷纷开火，子弹不断扫荡着分散前进的川军步兵。见迫击炮破雷效果不大，各迫击炮连也纷纷调整目标轰击日军暴露的火力点，双方你来我往逐渐发展成炮兵对射，将近距离交战让位给子弹和50、60小炮弹。
49、440团5个步兵连的连番冲击被地雷、炮弹和子弹撕碎，上千人倒在日军阵地前；但战斗在继续，44团和补充团接过了战旗继续冲击，沿着一梯队用生命和鲜血开辟的通道扑向日军阵地，而日军阵地上轻机枪已普遍被炸成零件，重机枪火力虽猛但遭遇连续的直接命中、加上日军重机枪特有的高故障也有近半停顿，面对越来越近的**步兵，日军只能以步枪、手榴弹和掷弹筒应对。面对危局，20联队长内山大佐被迫停止炮战将剩余近20门迫击炮和步兵炮转向支援一线战斗，但此时**步兵已冲入第一道战壕，炮兵只能向纵深射击试图切断**后续，然仅仅20多门中轻炮显然作用不会很大；相反由于停止炮兵对战，**的20重迫群得以腾出手来，不断命中日军炮位和天堡城，打的零件和碎石横飞，附近战壕中、掩蔽部里的预备队深受其害、未战就上三位数伤亡。
随着进入短兵相接，潘佐4师44团也加入战斗，**以数量上绝对优势用大刀和手榴弹压过一个又一个日军步兵中队、直取西峰山顶。内山大佐下令预备队反击却几乎立即就被压回天堡城附近只能又下令残余部队撤入天堡城作最后抵抗。然天堡城本身虽然坚固但规模不大，内山又把配属炮兵大队及联队的大批辎重堆积在堡内隐蔽处，此时大批败兵拥挤着冲入堡内却发现无处藏身，而**的各种炮弹已如雨下，狭小的天堡城内大多数日军都避无可避，炮弹碎片夹杂着被炸开的碎石如雨点扫过，上千名日军就这么白白被炸死炸伤。
然即使如此，天堡城本身还是难以攻克，如南京一样坚实的城墙使川军一筹莫展。虽然敢死队付出数十人牺牲的代价将十几包炸药堆进城门洞并成功引爆、将城门及门背后的一切掀起；但随后44团的冲锋却全被城里的轻重机枪打倒在门口，牺牲的将士很快就堆积的后续无法继续进攻；章安平还不死心，又下令突击队以更多的伤亡在城墙下堆积了更多的炸药包，随着一声巨响，城墙被炸出半间屋子那么大的空洞，但离炸塌城墙还遥远的很。望望垂头丧气的章安平，跟着爬上山来的潘文华在几百米后依托爆炸和射击的闪光观察许久也无计可施，只能下令暂停攻击。
