12月7日，日军兵临城下，松井石根司令官从空中投函唐生智劝降。唐生智不予理睬，继续命令各部队“应以与阵地共存亡之决心尽力固守，决不许轻弃寸土。”日军三路进攻势如破竹，南京外围战略要地相继失陷。很快日军就突破南京外围一线防御阵地。
12月9日，日军进抵南京城下，并用飞机向城中投撒日“华中方面军”司令官松井石根致中国守军的最后通牒，进行劝降。南京卫戍司令唐生智对松井的最后通牒不予理睬，并于当日下达了“卫参作字第36号”命令作为回答。企图以“破釜沉舟”的精神背水死战。
12月10日，日军发起总攻，日军见中国军队拒绝投降，遂向雨花台、通济门、光华门、紫金山第3峰等阵地发起面进攻，战况较9日更为激烈。特别是城东南方面，因复廓阵地已基本丧失，日军直接进攻城垣，所以形势尤为严峻。
卫戍司令部急令第83军的第156师增援光华门、通济门城垣的守备，并于城内各要点赶筑准备巷战的预备工事，同时将第66军由大水关、燕子矶调入城内，部署于中山门及玄武门内构筑工事，准备巷战；另以刚刚由镇江撤入南京城内的第103师及第112师由教导总队总队长桂永清指挥，负责中山门附近城垣及紫金山阵地的守备。
当夜，第156师选派小分队坠城而下，将潜伏城门洞中的少数日军部歼灭。雨花台方面，日军2个师团主力和步、炮、坦克及航空兵协同攻击，将第88师右翼第一线阵地部摧毁。残部退守第二线阵地。当晚，日军第18师团占领了芜湖。
12月11日，日军第16师团猛攻紫金山南北的中国军队阵地。紫金山及其以南地区，教导总队坚决抗击。激战终日，日军毫无进展，惟其右翼部队攻占了第2军团防守的杨坊山、银孔山阵地，进至尧化门附近。
日军“上海派遣军”为使其第16师团进攻容易及适时切断守军的东退道路，又从正在镇江等船渡江的第13师团中调山田支队（第13师团兵步第103旅团长山田指挥的步兵3个大队、山炮兵1个大队），从第16师团右翼加入战斗，向乌龙山、幕府山炮台进攻。日军第10军的第114师团及第6师团主力继续攻击雨花台。
第88师的第二线阵地又被摧毁，守军被迫据守核心阵地。日军第114师团右翼部队开始攻击中华门，城门被炮火击毁。少数日军一度突入城内，但被第88师据守城垣的部队歼灭。
日军第6师团左翼部队之一部沿长江东岸北进，在上新河击退宪兵教导2团的1个营，占领了水西门外的棉花堤阵地。日军国崎支队在当涂北慈湖附近渡过长江，沿西岸北进，向浦口运动。占领芜湖的日军第18师团因转用于杭州方面，不再参加进攻南京的作战。
12月12日，从拂晓开始，日军飞机大炮密集向各城门集中轰炸，城墙四周房屋倒塌，城墙洞开。战至中午12点，雨花台被日军占领，紫金山第二峰沦陷，中华门和中山门被日军突破。成千成百的中国士兵在没有长官指挥的情况下，用自己的身躯阻挡敌人。
所以说，南京保卫战是惨烈的，是悲壮的。但是这些并没有激起日本鬼子的同情之心，反而激起了他们的凶性，激起了他们的残暴。
在日军进城之后日军将领谷寿夫解除日军军纪三天，然而之后的长达四十多天大屠杀也由此开始。当战争结束后，在处决谷寿夫的前几天，有记者采访他，问他“你这一生，有什么值得被记录的？”谷寿夫沉思了一会儿，语重心长的说:“我这一生当中最骄傲的事是发动了南京大屠杀，而我这一生中最后悔的事也事发动了南京大屠杀。”记者很好奇围他为什么。
“哎，我骄傲是因为这一场屠杀使
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