攻城和野战的打法不一样，独立三师和二一八师必须重新进行部署，并且还要等待空军用重磅炸弹炸开城墙。
沈阳的日军根本没料到两万多的兵力还顶不住中国军队半天的进攻，此时已经乱了阵脚。城防指挥官、日本关东军第四十四集团军司令官本乡义夫急忙把城内最后的两万多预备队和十几门战防炮调往了东北面，以将强城墙工事的防御。
可这个命令刚刚下达，就闻报东面的中国军队已经距城区只有六公里了。本乡义夫只好改变了命令，将一半的预备兵力分配到了城东。
下午十三点三十分，几十架载着重型炸弹的轰炸机对沈阳东面和东北面的城墙开始了轰炸。
由于沈阳市区内日军的地面防空火力较强，四航司的俯冲轰战机为了能够精确命中目标非得又比较低、航速也控制较慢，因此有四架轰炸机在投弹过程中先后被日军防空火力所击中要害，其中一架轰炸机的两名飞行员还没来得及跳伞，飞机就坠毁在了市区，另外两架轰炸机的飞行员勉强将飞机拉高后弃机跳伞，幸好是落在了城外自己的阵地上，还有一架轰炸机摇摇晃晃最终飞回了机场。
见轰炸机受到袭击，担任掩护的战斗机马上对暴露的日军防空火力阵地展开了攻击，将不及转移的日军高射炮和高射机枪大部摧毁。
不过也有两架战斗机被日军击中，其中一名飞行员阵亡。
虽然空军遭受了损失，但由于飞行员们的勇敢沉着，轰炸机投下的大部分炸弹都命中了目标，几十枚八百和五百磅的炸弹将沈阳的城墙炸塌了二十多处。
独立三师和二一八师的一百多门火炮，在轰炸之后紧接着又对城墙进行了十分钟的密集炮击，装甲部队随即便发起了对日军城墙阵地的攻击，也就一公里多的攻击距离，坦克装甲车几分钟就冲到了城墙下，等喷火坦克对豁口喷射几次之后，坦克装甲车就沿着倒塌的砖土向上驶去，在一些装甲车辆无法上去的地段，装甲车内的作战人员干脆跳下了车，在多层次密集火力的掩护下徒步向上攀爬。
十四点零三分，独立三师和二一八师几乎同时在数个地方登上了城墙。
沈阳的城墙是满清当做皇城修建的，上面可并排行驶两辆坦克，装甲部队一上了城墙就仿佛进入了无人之地，密集的枪炮将城墙上的敌军打得无处躲藏，许多日军被逼不过，干脆就从十几米高的城墙上跳了下去。
城墙上的战斗过程很短暂，不到十分钟坦克装甲车以及步兵就下了城墙，开始向日军城内防御工事发展开了攻击。
十四点五十，三个被日军用沙袋和预制块封堵的城门被打开了，更多的中国军队通过城门源源进入了市区。
中午十二点整，何欣怡就在广播中发布了中国军队已兵临沈阳城下、并将对沈阳市区展开攻击的战报。
从这一刻起，几十万部收音机和扩音机就没有关再关机，能离开岗位的人全都聚在了收音机和喇叭前，城市的街道上再次出现了行人稀落的景象。
从十三点三十分飞机进行轰炸起，何欣怡就开始了对战况的现场直播，飞机的轰鸣声和炸弹的巨大爆炸声在喇叭里清晰可闻，加上何欣怡穿插的解说，让数千万人的呼吸几乎都要停止了。
唯一一个敢出声的就是果果，对着收音机一个劲的喊着“我要妈妈！”
半个小时后，当何欣怡宣布中国军队已登上沈阳城头时，后方的宁静立刻被打破了，无数的掌声和欢呼声瞬间响彻云霄！
同时人们也记住了何欣怡公布的攻上城墙的英雄部队的番号——新一军独立三师和二一八师。
城门还未打开，何欣怡就坐着装甲车登上了城墙，一边播报着城墙下战斗的进展情况，一边采访起了二一八师的一名军官。
“请问中校的姓名和职务。”
“报告何副主任，我叫林长喜，二一八师三五四团二营营长。”
“听口音你是东北人，好像还是辽宁的吧？”
“是的，我是辽宁辽阳人。”
“真巧，你以前到过沈阳吗？”
“我原来是沈阳一家杂货店的伙计，后来当了兵，九一八的时候就住在北大营，那会儿我才十七岁，是个新兵。一走就是十三年，我也三十岁了，今天终于又回来了！”
“这么说你应该对沈阳很熟了，能不能给听众们介绍一下？”
“可以。我们站的这处在大北边和小东边两座城门中间；直看过去那片黄顶的是故宫；那个灰色的高楼是铁路大楼；那一片叫大东，我有个叔叔原来就住在那里；你在看那里，对了，就是树多的那一片，就是大帅府；你看你看，飞机现在扔炸弹的那块是中街东头”
随着何欣怡和林长喜的一问一答，昔日繁华的北方都市、现在战火纷飞的街区，仿佛都活现现的浮现在了听众的眼前，更加激起了人们对国家的深爱和对日本侵略者的憎恨。
在五战区指挥所的谢昌云身边也摆着一台收音机，虽然各部队的战斗进展报告的很及时，但是他更喜欢听到自己老婆的声音。
夜幕降临之后，各处的战斗仍在激烈进行，新一军已经突进了城区，其他部队那里还稳得住？一个个都拼了命的往前打。
晚上二十一点二十分，中路四十一集团军从南面攻上城墙，二十三点四十分，西北面的十五集团军也从小西边和小北边两座城门打进了市区。
攻城战斗在进行的时候，位于沈阳东北方向的阻援部队，在中午过后也先后与增援的日军展开了激战，其中五十七师抗击了由四平、铁岭方向来的一个师团和一个旅团的日军，十五集团军骑六师则对阵日军一个师团。
经过一夜和半天的时间，阻援部队已经构筑起了完备的野战防御阵地，纵深十个炮兵群连十公里内的射击诸元都设置好了，两个师属装甲团都部署在了阵地两翼，随时准备对日军展开反击。
而增援的两路日军的火炮刚刚架设起来，就遭到了成群而来的轰炸机和战斗机的攻击，一阵轰炸扫射过后，日军的近百门大炮大部分都变成了废铁。接着，地面炮兵又按照几架观察机报来的数据，对日军炮兵阵地进行了再次打击，密集的炮火完全覆盖了日军的炮兵阵地。
消除了日军火炮的威胁之后，这个阻击战打起来就没有多少悬念了。日军一个下午虽然连续发动了好几次进攻，但是在天上有飞机、身后有大炮、阵地上自动火力密布的中国军队立体防线面前，日军以二十多辆不经打的单薄战车和数千肉体组成的攻击阵型，根本连中国军队的战壕都接近不了，只有寥寥几十名日军冲锋进了一百米内，但很快的都中国士兵射出的密集火力所击毙，那二十多辆战车更是在第一次攻击时就全部被飞机和炮火所摧毁
打到最后，有的中国士兵甚至抱怨道：“小鬼子你们能不能换个花样，总是这么冲上来退下去，老子刚才都快睡着了！”
在这种装备极不对称的对决中，日军的传统武器和传统战术确实拿中国军队一点办法都没有，这是一个用多少士兵的生命都填不平的巨大沟壑。
虽然还有毒气弹，但那是对弱者才能使用的。