这一日日军第三舰队又派出了一支混合战队前往老山要塞，这一次在司令官川古志郎中将的凋派下，日军采取的是海、陆、空立体式攻击。江面上是以高雄号重巡洋舰为旗舰，以天龙号、龙田号轻巡洋舰为主力舰，以四艘白雪型驱逐舰：白雪号、初雪号、矶波号、浦波号为辅助舰还有八条内河炮舰组成的混合战队。
陆地上是四千名海军陆战队的士兵从离老山镇十余公里的江边登陆，指挥官是大队长竹下义雄大佐，这支海军陆战队的实力远超出了步兵的一个联队，不仅有众多的轻重机枪，而且有二十四门一零五毫米口径*炮，有十二门三十七毫米口径速射炮，有三十六门一五零口径重迫击炮，并且还有八辆轻型战车。
空中则是从二艘航母上起飞的一个飞行团九十七架轰炸机，四十架战斗机。这次进攻的阵容可谓是豪华，目的就是一举摧毁守军的老山要塞。在前面的战斗中，老山要塞击伤了多艘海军军舰，让日军的海军第三舰队司令官长古川清中将愤怒不己，这才下令长江舰队不惜代价摧毁这个老山要塞。
在离老山老塞十五公里的江面上，日军的混合战队再次遇到了老山炮台的拦阻炮击，日军的三艘巡洋舰也不甘示弱的马上反击，而驱逐舰上的小口径舰炮在这个距离上根本打不到老山炮台，只能在江面上做“之”字型移动，力争靠近老山炮台。
那些河内炮艇的任务不是攻击老山炮台，而是协助海军陆战队对老山镇的守军阵地发起炮击，因此八艘河内炮艇都沿着长江边向老山镇方向移动。就在双方展开炮战不久，日军的第一批次三十二架轰炸机，在二十架战斗机的护航下，飞临了老山要塞上空。
王海涛当初在修建老山要塞炮台时，就考虑到了日军会出动大量的飞机前来轰炸，因此炮台都是挖空山壁后修起来的，飞机的*只能扔在山头上，根本伤害不了在山洞中的重炮和炮兵。而日军军舰和炮台的炮战中也占不了上风。
炮台的洞口并不大，又隔了十几公里，想要从军舰上把炮弹准确的打进炮位，基本上是不可能的事，而炮台上二十门重炮一次齐射，炮弹覆盖的面积就可观了，虽然也很少有直接命中的，但就是近失弹也会给军舰带来一些伤害，尤其是对军舰上的水兵伤害就更大了。
飞机在老山要塞上空盘旋了一阵，找不到可以投弹的目标，一部分飞机就把*投到了老山的山峰上，而另一部分飞机干脆把*投到了老山镇的守军阵地上。在双方炮战进行了大半个小时后，日军的海军陆战队也到了老山镇的防御阵地前。
日军的海军陆战队也同样是沿习了日本陆军的进攻习掼，先是集中起炮火对守军阵地一通猛轰，然后则是步兵在重机枪、迫击炮和三七速射炮的掩护下发起攻击。老山镇的守军第一道阵地是老山镇围墙外的一排地堡，地堡的数量有十几个，每个地堡中是一个班的战士，配有一挺重机枪，一挺轻机枪和几支步枪。
在日军密积的炮击中，这些地堡都扛了下来，虽然有几个地堡受到了损伤，但总体还是完好的。日军的步兵一发起进攻，这十几个地堡中的火力全开，这么多轻重机枪形成的弹雨压制着日军难以上前一步。在后面指挥进攻的大队长竹下义雄在望远镜中看到守军的火力这么凶猛，也是皱起了眉头。
竹下义雄让攻不上去的步兵退了回来，再次指挥着炮兵开始拼命的炮击守军阵地上的这些坚固的工事，这次的炮击连江边的河内炮艇上的舰炮也加入了进来，这些河内炮艇上配备的都是八十毫米口径的高射炮，此时放平了打击地堡，威力比不上一零五口径的*炮，但是*的穿透力很强，炮弹往往会穿透地堡，在地堡内爆炸。
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