**西部进攻成功和东部进攻失败，及南部明显的佯攻使西尾寿造在板垣征四郎和稻叶四郎支持下作出了一个至关重要的错误决定。晚6时50分，第6师团第6旅团000官兵出早西门和清凉门增援第22师团。此时新4军主力在叶希夷亲自指挥下摸掉沿途日军警戒哨已经翻过紫金山直取沪宁铁路，因为篠原诚一郎为加强中山门一线防御篡改了西尾寿造的部署，只以20联队为基干组成一个支队防守紫金山最西边的天堡城，并只在富贵山部署一个大队级支队掩护侧翼，导致新4军从天堡城东侧轻松突入日军后方；而天堡城本身则遭遇潘文华第2军东、南两面的强攻。

太平天国时期修筑的天堡城早已残破，70多年前的堡垒从技术上讲也已过时，第6师团第20联队及配属90迫击炮大队大部分部署在堡外的西峰山上坡处，密集的野战工事加篠原诚一郎特意从派遣军总部要来工兵和地雷布置的密集雷场构成坚实的防御体系。然潘文华也是久经沙场的老将，一眼就出优劣，故率领军主力从明孝陵上山爬到西峰东面发起主攻，从而成功避开了城里的日军大炮群精确射击。话虽如此，但西峰山险要的地形加上城里大炮群对**纵深的强大压制依旧对进攻的川军形成巨大的威胁。

章安平指挥第47师首先发起进攻，借着昏暗和紫金山从东到西的绵延山势逼近西峰山，炮声隆隆，2个20重迫击炮营以急速射覆盖日军阵地，各师、团的、2迫击炮也以急速射替步兵扫荡前进道路上的各种障碍；但山势连绵起伏，**的炮兵毕竟弱小难以压制和清除，在山上日军迫击炮和步兵炮的不断反击干扰下，49、440团依旧很快在雷场中付出不小的代价，并且爆炸引起的闪光还给日军指示了射击目标，有较坚固工事掩护的重机枪纷纷开火，子弹不断扫荡着分散前进的川军步兵。见迫击炮破雷效果不大，各迫击炮连也纷纷调整目标轰击日军暴露的火力点，双方你来我往逐渐发展成炮兵对射，将近距离交战让位给子弹和50、60小炮弹。

49、440团5个步兵连的连番冲击被地雷、炮弹和子弹撕碎，上千人倒在日军阵地前；但战斗在继续，44团和补充团接过了战旗继续冲击，沿着一梯队用生命和鲜血开辟的通道扑向日军阵地，而日军阵地上轻机枪已普遍被炸成零件，重机枪火力虽猛但遭遇连续的直接命中、加上日军重机枪特有的高故障也有近半停顿，面对越来越近的**步兵，日军只能以步枪、手榴弹和掷弹筒应对。面对危局，20联队长内山大佐被迫停止炮战将剩余近20门迫击炮和步兵炮转向支援一线战斗，但此时**步兵已冲入第一道战壕，炮兵只能向纵深射击试图切断**后续，然仅仅20多门中轻炮显然作用不会很大；相反由于停止炮兵对战，**的20重迫群得以腾出手来，不断命中日军炮位和天堡城，打的零件和碎石横飞，附近战壕中、掩蔽部里的预备队深受其害、未战就上三位数伤亡。

随着进入短兵相接，潘佐4师44团也加入战斗，**以数量上绝对优势用大刀和手榴弹压过一个又一个日军步兵中队、直取西峰山顶。内山大佐下令预备队反击却几乎立即就被压回天堡城附近只能又下令残余部队撤入天堡城作最后抵抗。然天堡城本身虽然坚固但规模不大，内山又把配属炮兵大队及联队的大批辎重堆积在堡内隐蔽处，此时大批败兵拥挤着冲入堡内却发现无处藏身，而**的各种炮弹已如雨下，狭小的天堡城内大多数日军都避无可避，炮弹碎片夹杂着被炸开的碎石如雨点扫过，上千名日军就这么白白被炸死炸伤。

然即使如此，天堡城本身还是难以攻克，如南京一样坚实的城墙使川军一筹莫展。虽然敢死队付出数十人牺牲的代价将十几包炸药堆进城门洞并成功引爆、将城门及门背后的一切掀起；但随后44团的冲锋却全被城里的轻重机枪打倒在门口，牺牲的将士很快就堆积的后续无法继续进攻；章安平还不死心，又下令突击队以更多的伤亡在城墙下堆积了更多的炸药包，随着一声巨响，城墙被炸出半间屋子那么大的空洞，但离炸塌城墙还遥远的很。望望垂头丧气的章安平，跟着爬上山来的潘文华在几百米后依托爆炸和射击的闪光观察许久也无计可施，只能下令暂停攻击。