章村失守之后，林定远立即命令光华门守军第八十七师配合教导总队一部全力固守，光华门是南京门户，绝对不容有失，日军第九师团与第十八师团为主力，重藤支队在攻克章村时伤亡较大退出战斗序列开始整补，进攻光华门的日军部队与防御的中国守军展开激战。

日军第九师团所部曾一度占领光华门，旋即又被中国守城部队动反攻夺回，仅在此城门日军第九师团就伤亡近二千余人，担任光华门防御的中国守军，为教导总队谢承瑞团和第八十七师所部的第二五九旅等部，之后林定远又调宪兵教导第二团、第一五六师等部增援。

日军久攻不克之下，第九师团组织胁坂敢死部队占领光华门外大校场和通光营房，继而进抵光华门，与该城门的中国守军展开激战。

日军在飞机、野山炮和坦克猛烈轰击下，城墙东南角被炸塌，城门沙袋掩体工事被击穿，傍晚少数日军由此冲入城内，并占据主城门，少数入城日军很快被歼，而占据主城门的日军在沙袋上架起机枪，对着城内以封堵向光华门增援的中国守军。

一九三八年一月三日，光华门战事再次白热化，在第十八师团的增援部队配合下，中国守军以大量集束手榴弹、机枪和步枪与日军展开激战，为夺回城门、堵住城墙缺口，整排整连成建制的中国官兵，在短短数小时内就壮烈牺牲了，第八十七师所部第二五九旅易安华旅长于光华门力战阵亡。

入夜后日军再度组织敢死队攻入瓮城，守城官兵将打开盖子的汽油桶抛下，纵火焚烧了盘踞在城门洞里的日军部队，守军谢承瑞团长亲率官兵用十余挺机枪的火力，将第二次入城的日军悉数歼灭，并用沙袋重新堵塞城门缺口。

被日军称之胁坂部队最先登上光华门的伊藤善光少佐被中国守军手榴弹击中毙命，经过一番的浴血厮杀，日本阵亡官兵的尸体连同插上城头的军旗被抛下城去，但是城下的日军随军记者却及时的用照相机照了下来，日军军旗在南京城头飘扬的景象。

光华门突破一役，被日军视为突破南京城垣防线的日子，日本国内的新闻媒体大肆渲染这是帝国皇军期待已久的太阳旗飘扬在南京城头的日子终于到来了，于是日本全国上下疯狂一片，无数的日本人将出版社的地图全部购买一空，街头巷尾聚集在一起指着报纸上印有的醒目的南京地图上配合着朝日新闻出版的中国地图，兴奋地指着就是这个城门，就是这个城门，可以说日本国内的新闻媒体在疯狂的推波助澜，好像中国即将灭亡了一般。

不过，事实证明这仅仅是日本报界记者们臆造的“占领”，光华门成为了日军进攻额第一座南京城门，也是日军唯一进攻伤亡最大的一座城门，可以说整个日本6军省为此颜面扫地大为光火。