麟征的第五十二军、李仙洲的第九十二军以及要塞守备军霍揆彰的第五十四军。多达六个军的中国守军由第三十一集团军总司令汤恩伯统一指挥，面对的是日军的一个师团加一个旅团。利用优势兵力和有利地形，中国守军与日军血战多日。特别是在瑞昌以西的仙女池附近，日军第九师团遭到中国守军的顽强抗击，攻势受制。但沿江西进的波田支队在海军舰炮的配合下，对富池口中国守军核心阵地发动了一次又一次攻击。核心阵地守军是第五十四军第十八师。最后时刻，当日军从陆上和江上发射毒气弹后，第十八师师长李芳郴向兵团总司令张发奎请求撤退，但遭到严词拒绝。张发奎严令李师长再守三天，并告诉他第二兵团司令部就设在大冶县城西南面的山上，已沿着公路派出了督战队，无论是谁擅自撤退，就地枪毙。第十八师苦守三日，除富池口东南山头阵地依旧在手外，其他方向高地的数层防御阵地均被日军突破，整个要塞都已暴露在日军的火力下。李师长再次请示兵团，言如无增援必须撤退，可张发奎的命令是：第十八师还要再守三天。二十三日夜，身为师长的李芳郴“坐一小划子渡网湖，向阳新城方向逃走。师长逃遁，兵无主将，顿形慌乱”。

    当晚，第十八师残剩官兵破坏了要塞的主要设施后，拆除了网湖通向长江的浮桥，撤离要塞。

    富池口要塞的陷落，令与之相对的江北军事要地田家镇顿陷危机。沿长江北岸进攻的日军第六师团，在广济作战后原的休整七天，补充了三千二百新兵，并得第三师团一部的加强以及海军第十一战队的配合，当长江南岸的波田支队和第九师团逼近富池口时，九月十五日，第六师团部队开始向田家镇方向攻击前进。

    田家镇背靠丘陵，面向大江，地势险要，是长江要塞中最坚固、最大的军事堡垒，扼守着西去武汉的长江水路。八月六日，蒋介石亲自打电报给要塞指挥官李延年，要求守军要与田家镇共存亡：

    ……查田、富要塞为大别山及赣北我主阵地之锁钥，及五、九战区会战之枢轴，亦武汉最后之屏障，其地位重要，勿待多言。而崇山对峙，江面狭窄，复有相当工事及备炮，徇我国最坚之要塞。查各该部乃国军精锐，其各激发忠勇，以与要塞共存亡之决心，积极整备，长久固守，以利全局，以扬国威，并晓谕官兵共体兹意。

    中国方面在田家镇要塞附近布防了大量守军：在田家镇南、东、西面共有萧之楚的第二十六军、何知重的第八十六军、李延年的第二军以及郑作民的第九师和张珙的第六师等部队。直接防御田家镇核心阵地的，是施中诚的第五十七师、原要塞守备部队杨宗鼎的第一七一旅以及炮兵十六团。第二军军长李延年为要塞总指挥。

    九月十五日，日军数十架战机、二十余艘战舰向田家镇要塞猛烈轰炸和轰击，日军海军陆战队一部企图在潘家湾、中庙、玻璃庵一带登陆，被中国守军击退。日军第六师团攻击田家镇的地面部队，主要是重新编组的以步兵第十三联队、独立山炮第二联队主力、辎重兵第六联队第二中队等部队为基干的今村支队。十五日晨，今村支队在海军的配合下攻占中国守军第九师的铁石墩警戒阵地。但之后遭到的抵抗之烈出乎预料，在中国守军第二十六军、第八十六军和第二军的联合阻击下，今村支队的攻击没有丝毫进展。第二天，日军海军陆战队在飞机和舰炮的支援下，再次试图在潘家湾、玻璃庵登陆，被施中诚的第五十七师击退。下午，李延年决