该团由庙行行抵娄塘附近宿营，此地距离浏河仅十五华里，全团官兵迭经多日苦战，积疲未苏，征衣犹湿。忽然千余日军，自浏河猛扑而来，该团布置在娄塘镇、朱家桥、四竹桥的三个前哨连奋起抵抗。
战斗打响之后，日军兵力越来越多，其火炮也开始向阵地轰击。
这三个前哨连所担负的警戒线达三千米之宽，且伤亡已超过三分之一，因此力量相当薄弱，三处前哨阵地均遭重围，但各部均死战不退，将来袭日军抑留在娄塘附近。
激战一直持续到次日，日军主力约四千人赶到，开始向517团阵地发起全线攻击，并向该团右翼迂回。
此时中国军队正在加紧构筑工事，匆促应战，兼之兵力终寡悬殊，日军竟突破前线阵地冲到朱家桥北岸517团团部门前，全团战线岌岌可危。
就在此万分紧急关头，第一营第三连奋勇冲杀，将突入阵地之日军击退。
此时娄塘一线日军已增至七八千人，攻势一浪接一浪，而517团孤军力战，弹药已将告罄，中午过后，各阵地相继被日军突破，日军越娄塘镇连占附近各村落，兵锋直陷贺家村。
在葛隆镇指挥作战的孙元良旅长，亲笔书信一封，命人急送张治中军长：
517团现受日军包围，团长失踪。职拟在葛隆镇殉职。钱门塘将有危险，请军长火速转移。
张治中接报后，马上打电话给孙元良，告诉他独立旅第1团即可到达，517团坚持到日落后即向葛隆镇撤退，在河川岸线占领阵地。
16时，援军独立旅第1团终于到达葛隆，迅即控制最后抵抗线，并向前线增援。
这时517团已到了最后时刻，朱家桥左翼也被日军突破，张世希团长率所部官兵抱必死之心向蒋家村拼死冲击，在日军机枪火力下，战士前仆后继，有进无退，杀声震野，势不可当。
日军竟然挡不住这一支部队的决死冲击，向后退去，娄塘镇之危遂解。517团残部一直杀到外冈与88师会合，后经昆山转赴新阵地。
娄塘一役，日军集中主力企图突破嘉定、太仓中间地区，直下铁路，截断中国军队退路。