次日，關東軍的進攻從一開始就進入了白熱化。
山下奉文將第一方面軍的第3師團和第5師團全部投入進攻，第二方面軍的第1師團一部和第11師團從城西猛攻，第14師團作為預備隊在後方待命。
數百門火炮在凌晨五時同時開火，炮擊持續了整整五十分鐘，瀋陽城北和城西的國軍陣地上落下了近兩萬發炮彈。
炮擊剛停，關東軍步兵便從出發陣地一躍而起，在坦克掩護下密密麻麻地湧向國軍防線。
城北方向，第78軍的陣地上槍炮聲震耳欲聾。高大壯把軍帽壓在眉骨上，趴在掩體裡用望遠鏡觀察敵情。
關東軍今天的攻勢明顯比昨天更猛，坦克數量多了近一倍，步兵一波接一波往上衝，前面的倒下去後面的踩著屍體繼續往前拱。
“狗日的今天吃錯藥了。”高大壯罵了一句，抓起電話搖到前沿陣地，“都給我穩住！放近了打，別浪費子彈！”
前沿陣地上，重機槍手們趴在掩體裡，槍管打得通紅。12.7毫米高射機槍被調平了打地面目標，這種本該對空射擊的大口徑機槍打到步兵身上，一發子彈能把人攔腰打斷。日軍的一輛九五式輕戰車衝過了反坦克壕，被高射機槍從側面掃了一梭子，子彈擊穿了薄弱的裝甲，坦克歪歪扭扭衝了幾米就趴了窩，裡面的駕駛員和機槍手全被打成了篩子。
反坦克小組在戰壕之間穿梭，扛著坦克殺手火箭筒尋找目標。一個三人小組在彈坑裡蹲了不到兩分鐘，瞅準一輛正在爬坡的九七式坦克，射手瞄準側面裝甲扣動扳機，火箭彈拖著白煙扎進坦克發動機艙，轟的一聲巨響，坦克炮塔被炸得跳起來半米高，又重重砸回去。
城西方向，獨1師的陣地上同樣殺得難分難解。師長周銘把師指揮部設在第一道防線後面不到一里的一個廢棄磚窯裡，炮彈不停地在周圍爆炸，窯頂上的土嘩嘩往下掉。
“師長，小鬼子今天跟瘋了一樣，第三波剛打退第四波又上來了！”參謀長在電話裡吼道。
周銘用肩膀夾著聽筒，兩手撐在地圖上：“頂住！告訴前沿，高射機槍對準步兵密集區打，迫擊炮封鎖反坦克壕前面的開闊地，一發都不許打偏！”
獨1師的12.7毫米高射機槍陣地設在防線兩翼的高地上，八挺機槍交叉射擊，子彈像鐵掃帚一樣從日軍步兵佇列中掃過去。被打中的人直接碎成幾塊，胳膊和腿飛出去老遠，跟在後面計程車兵嚇得趴在地上不敢抬頭。一個關東軍少尉揮舞著軍刀想驅趕士兵衝鋒，剛站起來就被高射機槍打成了兩截，上半身飛出去三米遠。
上午九時，天空中傳來了大批引擎的轟鳴聲。
關東軍第2飛行集團出動了一百二十餘架戰鬥機，從長春和公主嶺機場起飛，氣勢洶洶地撲向瀋陽上空。領隊的航空兵指揮官在無線電裡下令：“掩護地面部隊進攻，壓制敵軍炮兵陣地！”
這批日軍飛機剛飛到瀋陽北郊，雲層上方突然俯衝下來大批國軍戰鬥機。空軍第4路軍第9、第10驅逐機大隊一百三十二架研驅二驅逐機早已在空中埋伏多時，它們背對太陽，從八千米高空俯衝而下，飛機上的20毫米機炮和12.7毫米機槍同時開火。
領頭的日軍一式戰鬥機還沒反應過來就被打爆了三架，油箱中彈起火，拖著黑煙栽向地面。剩下的日機慌忙拋掉副油箱拉昇迎戰，但研驅二型的垂直機動效能遠勝日軍的一式戰和二式戰，國軍飛行員佔著高度優勢，一次俯衝打完就走，拉起來再衝第二次，不給日機任何咬尾的機會。
第4路軍的飛行員們早已經把日本人的套路摸透了。四機編隊兩兩配合，一架佯攻引誘日機轉彎，另一架從側面切入射擊。一個回合下來，又有十幾架日機中彈墜毀。
空戰打到上午十時，日軍航空兵終於扛不住了。一百二十餘架戰鬥機被擊落八十多架，剩下的三十多架帶著傷搖搖晃晃往北逃竄。國軍僅損失了十數架飛機，跳傘的飛行員也悉數被地面部隊救回。
瀋陽城裡的老百姓躲在防空洞裡，聽著頭頂上的空戰聲從激烈到稀疏，最後徹底安靜下來。有人探出頭去看，正好看到一架日機拖著長長的黑煙從天上栽下來，摔在城外麥田裡炸成一團火球。防空洞裡爆發出一陣歡呼。
制空權奪回後，國軍的重炮開始發威。
李宏在瀋陽城部署的兩個重炮團——一個150毫米重型榴彈炮團和一個155毫米加榴炮團，共七十二門重炮，直到這一刻才揭開偽裝網。炮兵指揮官關向華親自坐鎮指揮，命令各炮位按預先標定的射擊諸元對關東軍進攻出發陣地實施火力覆蓋。
七十二門重炮齊射的動靜同樣驚天動地。150毫米和155毫米的炮彈砸下去，炸出的彈坑能裝進去一輛卡車。關東軍集結在進攻出發陣地上的步兵和坦克被炸得人仰馬翻，彈藥車被彈片擊中後引發殉爆，爆炸的衝擊波把周圍計程車兵像樹葉一樣吹飛出去。一門日軍九二式步兵炮被155毫米炮彈直接命中，連炮帶人炸成了零件狀態。
炮擊持續了半個小時，關東軍前線的進攻節奏被徹底打亂。山下奉文不得不下令暫停進攻，讓部隊撤回出發陣地重新整頓。
下午兩時，關東軍重新組織進攻。但這一次日軍士兵的腳步明顯比上午慢了不少，軍官在後面揮著軍刀吼叫，士兵們彎著腰往前挪，眼睛不停地看著天上和前方，生怕再遭到重炮覆蓋。
打到傍晚，關東軍使出渾身解數，也僅僅只在城北和城西各奪下了幾塊前沿小陣地。這些陣地都是國軍事先規劃好可以放棄的警戒陣地，主陣地依舊巋然不動。關東軍一天的進攻除了在陣地前又丟下數千具屍體之外，一無所獲。
傍晚七時，天色漸暗，槍炮聲逐漸停歇。
關東軍前線指揮部裡，山下奉文坐在桌前，面前攤著今天的戰報。他的臉色比昨天更加難看，眼眶裡佈滿了血絲，手指無意識地敲著桌面，節奏又快又亂。
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