本已经撤退到后面阵地上调整的日军，在发现自己的暗度陈仓的阴谋被守军识破后，马上就发起攻击。他们企图要配合潜伏的散兵把守军出城的敢死队消灭在城外。
但是城墙上的守军也有所防备，在城墙上居高临下的对准前来支援的日军开火，尽力阻挡和拖延，给出城的敢死队员留出清剿日军散兵的时间。
由于日军和守军激战了一整天，重炮的弹药已经基本打光才暂停了进攻，本来散兵要潜伏到天亮，等待后方补给重炮弹药重新进攻时趁机冲上城墙的。没想到被守军提前发现了，而想要支援的日军由于缺少炮火支援，在城墙上守军火力的拼命阻拦下也无法靠近。
因此潜伏在城墙底下的日军散兵慢慢被出城的敢死队消灭殆尽。枪声和爆炸声停止之后，前来支援的日军知道自己的散兵已经完蛋，而自己没有炮火支援更加不可能强行攻城，也只能无奈退去。
而完成了任务的敢死队员侧撤往两翼的接应点下，借着夜色的掩护重新沿着绳索被竹筐吊上城墙。可惜的是一百多勇士，能安全回来的只有六十多人，而且大部分都带伤。
12月11日，连夜得到补充的日军继续进攻，他们将进攻的重点放在了紫金山，由日军的第16师团主攻。因为光华门的战斗让日军认识到了想直接攻破南京高大的城墙不是那么容易的。
而紫金山作为南京地区的制高点，可以俯瞰整个南京城。只要拿下紫金山，日军不但可以在上面布置观察哨以了解守军的一举一动，还可以在紫金山上布置重炮阵地，那样一来南京城内所有的目标都在重炮的射程之内，他们想打哪里就打哪里。
驻守紫金山的是国军中精锐中的精锐，是每个士兵都当做基层军官培养的教导总队。面对蜂拥而来的日军，教导总队一点都不虚，甚至还展开了多次反冲锋。
要不是教导总队的炮火不但口径和数量，都远远比不上日军的话，教导总队不但可以守住阵地，甚至都可以进行反攻日军。
日军在火炮的支援下不断地攻破守军的阵地，又在教导总队的顽强反击下赶了出来。双方你来我往，日军攻进阵地就会被教导总队利用战壕的优势打出来，而反冲锋追赶后撤日军的教导总队，只要追出了阵地就会被日军的炮火打回去。
一天激战下来，处于火力劣势的教导总队伤亡巨大，不得不放弃了一些紫金山外围阵地，全力据守主阵地群。而日军则在占据了杨坊山和银孔山阵地之后，为保障进攻部队的侧翼安全，紧急从准备在镇江渡江的第13师团调来了三个步兵大队和一个山炮大队。
增兵到达之后，马上对威胁16师团的右翼的乌龙山和幕府山发起进攻。乌龙山的第二军团和幕府山上的78军的36师，本来已经差点冲开阻拦他们的日军，准备和教导总队夹击日军16师团的。
结果日军一增兵就稳住了战线，把他们的计划全部打乱。为免在空旷地区遭到日军炮火打击，只能无奈地退回山上的阵地工事里。这也是国军缺少炮火支援的无奈。
日军除了主攻紫金山外，在南京城西南方向也在猛攻退守雨花台二线阵地的88师。而88师顶着日军的猛烈炮火死扛了半天，终究因为伤亡过大，不得不放弃二线阵地，转而退到核心阵地坚守。
这个方向战况最危急的当属中华门一线，日军集中多门大炮抵近轰击，直接把城门给轰开了。少部分的日军趁机冲进了城内，但是被早有准备的88一部迎头痛击，突进城内的日军在城门后的百米地带全部歼灭。
日军的第6师团则沿着长江东岸北进，在上新河以绝对优势兵力击退了宪兵教导第二团，并占领了水西门外的棉花堤阵地。而另一支日军国崎支队也在太平北慈湖附近渡过长江沿西岸北进直逼南京西北部的浦口区。
这两支日军部队的动向立刻引起了唐生智的警觉，马上判断出日军这是想截断守军撤往长江北岸的后路，实现完全封死南京城企图。日军这一动作表明了想在南京一口吃掉国军的全部守军。
要知道南京城里已经集中了中国几乎所有的精锐部队，这些精锐一旦全部损失掉，国军将难以在短时间内再组建起可以和日军一战的军队来。因为兵员可以招募，也可以在短时间内培训起来，但是军官和将领可不是那么容易培养的。
只要经过实战的将领和基层军官还在，国民政府很快就能重新拉起一支部队来。所以日军这是想断掉国民政府军队的根，从而迫使国民政府没有军队的投降，实现控制中国的战略目的。
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