与此同时，日军方面也在紧锣密鼓地部署进攻。此次进攻宣城的日军部队包括第 18 师团主力、山田支队和天谷支队，总兵力约 5 万余人。
日军第 18 师团是日军的精锐部队之一，曾参与过多次对外侵略战争，战斗力极强。师团长牛岛贞雄中将，作战经验丰富，性格残忍好战，此次奉命进攻宣城，势在必得。
山田支队和天谷支队也都是日军的临时抽调组建的主力部队，装备精良，训练有素。日军企图通过攻占宣城，从南线保卫南京的计划彻底破产，进而封锁中国军队南翼后路，为最终攻占南京创造条件。
67 军各部队已全部进入指定阵地，完成了战前部署。隆廷锡军长在前线视察阵地时，看到将士们士气高昂，纷纷表示要与日军血战到底，他深受感动，对身边的参谋说：“有这样英勇的将士，何愁不能守住宣城！”
当晚，宣城城外一片寂静，但空气中已弥漫着浓重的战争气息，一场惨烈的大战即将拉开帷幕。
清晨，天刚蒙蒙亮，宣城城外便传来了刺耳的日军飞机轰鸣声。10 余架日军战机组成的轰炸编队，朝着 67 军的阵地呼啸而来，拉开了宣城保卫战的序幕。
日军战机低空飞行，对 67 军的前沿阵地、炮兵阵地和后方补给线进行狂轰滥炸。炸弹落下的瞬间，火光冲天，烟尘弥漫，阵地周围的土地被炸得坑坑洼洼，不少工事在轰炸中被摧毁，士兵伤亡惨重。
面对日军的空中轰炸，67 军的沅式 20 机关炮迅速投入战斗。炮手们冒着日军战机的扫射，操纵机关炮对空射击。“砰砰砰 ——” 密集的炮弹朝着日军战机射去，一道道火线在天空中划过。
虽然沅式 20 机关炮对日军战机的杀伤力有限，但也给日军战机造成了不小的威胁，迫使日军战机不敢过于低空飞行，一定程度上减轻了阵地的轰炸压力。
上午 9 时许，日军飞机轰炸结束后，地面部队开始发起进攻。
日军第 18 师团步兵第55 联队在野副昌德大佐的率领下，向 118 师防守的城东阵地发起冲锋。
日军士兵端着三八式步枪，在坦克的掩护下，密密麻麻地朝着 67 军阵地冲来，口中还喊着 “天皇万岁” 的口号，气焰十分嚣张。
118 师师长田达早已做好准备，他命令前沿阵地的士兵沉着应战，待日军靠近后再开火。当日军冲到距离阵地不足 100 米时，田达一声令下：“开火！”
刹那间，67 军阵地上的沅式水冷重机枪（仿造德国MG08 式水冷马克沁重机枪）、沅式轻机枪、步枪和迫击炮同时开火，密集的火力形成一张死亡大网，朝着日军士兵笼罩而去。日军士兵纷纷倒地，冲锋的势头瞬间被遏制。
但日军并未退缩，在军官的指挥下，他们分成多个小队，利用地形掩护，继续向 67 军阵地逼近。
日军坦克也不断向前推进，用坦克炮轰击 67 军的阵地工事。118 师的 37mm 战防炮迅速展开反击，炮手们瞄准日军坦克，一发发穿甲弹呼啸而出。
“轰！” 一辆日军坦克的履带被击中，瞬间失去了行动能力，瘫在原地。其余日军坦克见状，纷纷后退，不敢再贸然前进。
战斗进行到中午，日军步兵第 55 联队在付出惨重伤亡后，仍未能突破 118 师的城东阵地。
野副昌德大佐见状，十分恼怒，他亲自来到前线督战，命令部队发起新一轮冲锋。但 67 军将士凭借坚固的阵地和顽强的意志，一次次击退了日军的进攻。
与此同时，日军山田支队向 119 师防守的城南阵地发起了进攻。
119 师师长陈子弦性格火爆，他亲自来到前沿阵地指挥作战。
面对日军的进攻，陈子弦命令部队采取 “近战歼敌” 的战术，待日军靠近阵地后，用手榴弹、沅式 50 手炮和冲锋枪与日军展开近距离厮杀。
在城南阵地的一处战壕里，119 师的一个班长杨铁柱手持花机关冲锋枪，朝着冲上来的日军疯狂扫射。
他看到身边的一名士兵被日军子弹击中，倒下的瞬间，他红着眼眶，大喊道：“兄弟们，杀了这些小鬼子，为死去的战友报仇！”
士兵们深受鼓舞，纷纷拿起武器，与日军展开殊死搏斗。战壕里，枪声、爆炸声、喊杀声交织在一起，场面惨烈至极。
下午 3 时许，安庆机场的四省边地空军战机编队飞抵宣城上空，支援 67 军作战。
10 余架中国战机分为多个小队，对日军的阵地、坦克和集结部队进行轰炸和扫射。
中国战机的到来，极大地鼓舞了 67 军将士的士气。隆廷锡军长抓住机会，命令军直属重炮旅对日军后方集结点实施炮击。
36 门 105mm 榴弹炮和 12 门 150mm 榴弹炮同时开火，炮弹如雨点般落在日军阵地，爆炸声震耳欲聋，日军士兵伤亡惨重。
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