整個12月9日這一天，戰況愈發地對南京守軍不利了，由於第51師撤退的時候，接防的第87師兩個團沒有穩固陣地，日軍便已經越過了第51師撤退的側尾線，進至高橋門一線。而中國軍隊在中和橋一線甚至來不及作撤退掩護，日軍就趁勢撲入光華門一線，以步兵兩個聯隊和戰車10餘輛為左翼的作戰推進到光華門一線之後，進佔了大校場通光營房。
日軍的進攻是十分迅速的，光華門附近的守軍當時只有中央陸軍教導總隊的部分兵力，見到這種情況，守軍只能緊閉城門，並以沙袋堵塞。而日軍則是以炮火從高橋門附近對光華門展開轟擊，整個光華門一線戰火四起。考慮到光華門的危急，長官部立即命令第87師向進抵到光華門一線的日軍展開反擊。雙方的作戰從黎明時分就開始了。
城內的情況也是危機重重，誰都知道一旦光華門失陷，那日軍由此便可直撲城內，所以當時南京衛戍長官司令部參謀處長廖肯立即命令第87師不惜代價地穩住光華門。然而第87師一連數次的反擊都沒有能夠將進至此處的日軍趕出去，情況之危急以至於廖肯處長對第一科長譚道平說道：「我帶著電話機去光華門看看，每10分鐘和你通電話一次，要是什麼時候沒有電話了，那大勢也就完了。」堂堂參謀處長說出此話，可見戰局之危。
做長官的都親臨一線了，下面的官兵就更不用說了。來到一線，一直待在司令部的廖肯算是見識到什麼是真正的屍山血海。光華門外之慘烈甚過於之前的羅店之役。
「給我接第87師！」衛戍司令官長官唐生智鐵青著臉色走返自己的臨時指揮部，外面的戰況實在是太糟糕了，南京已經處於日軍的炮火覆蓋範圍內。幾乎每一發炮彈落下來都會炸起一片塵煙火光。而這樣的情景還將繼續發生。隨著日軍炮擊強度的加大，南京城內的情況也將會變得更加糟糕。現在日軍在光華門外的攻擊越來越猛，誰都擔心漏洞首先出在這裡。唐生智沖著電話那頭的第87師的一眾軍官們聲嘶力竭地怒吼著：「我不管你們如何做到，我只需要你們必須給我守住光華門，不得後退半步。否則你們就統統等著軍法從事吧……」
默然地掛斷電話，唐生智喘息良久，才正色地對著身旁的參謀們說道：「傳令下去，任何一人都不得退卻半步，否則軍法從事。」說完，唐生智又如同散了架似的，獨自坐下。在鐵道部大樓上遠眺過去，光華門陣地上不斷翻騰著火光，煙柱高高聳起在空中，槍聲響成了一片。
城內的慌亂局面受到了嚴格的控制，憲兵副司令、代理南京警備司令、防空司令蕭山令率領著憲兵在到處彈壓騷亂，日諜、漢奸、逃兵都是軍法從事的對象，很難想像他是怎樣來阻止這些人引發的騷亂的。在他的命令下，大批的日諜、漢奸、逃兵被槍斃，憲兵們執行處決的槍聲似乎就沒有停止過。
僅僅在南京衛戍長官司令部鐵道部門外，就一次性處決了20個紀律敗壞的逃兵，還有七八個為日軍飛機引導轟炸目標的漢奸。沒有人去簽署槍決他們的手令，也不需要人去簽署這張可有可無的手令，槍決就在長官司令部門外不遠處的空地上就地執行。
長官司令部的很多人都跑出去圍觀，看著那些漢奸隨著槍聲一一栽倒在地，帶著垂死的抽搐，用噴濺的鮮血將塵土染紅。而那個時候負責維持秩序，也就是命令槍決這些逃兵和漢奸的憲兵副司令、代理南京警備司令、防空司令蕭山令就坐在長官部的門外，面無表情地喝著茶。
12月9日上午，衛戍司令長官唐生智下達了一份由軍事委員會委員長蔣中正親手書寫的手令，其內容為：「唐司令長官，岔路口至銀孔山、楊坊山間隘路，應即用火車阻塞，拒止敵戰車通過。」根據這份手令，挹江門城門被第36師用沙包堵塞，只留城門口大約兩米空隙通行，城門外則用沙包堆成胸牆。江面被嚴密封鎖，禁止船舶來往。由於下達了戒嚴令，宋希濂的第36師負責控制著下關附近的碼頭，這裡儼然成了全南京城最為混亂的地方。維持秩序的憲兵、36師官兵們拉開警戒線，竭力地彈壓著騷動的人群。
此時的復廓陣地上已經打成了一鍋粥，部署在縱深的日軍火炮開始對中國軍隊的陣地展開炮擊，按照事先劃分好的區域，各炮兵聯隊紛紛對戰前標註好的炮擊標定點處傾瀉下成堆的炮彈。在破布樣的撕裂聲中，一發接著一發的大口徑榴彈從天而降，在護城河中炸起一道道水柱。不斷有炮彈砸中城牆，炸得碎磚到處亂飛。隨著日軍步兵的進攻開始，中國守軍也開始反擊，彈嗖嗖地橫飛。到處都是火光，城上城下一片橫飛的子彈。
炮彈一發接著一發地砸下來，一些陣地直接被炸成一片熊熊燃燒著的火海，甚至有些掩體被炮彈連人帶工事撕扯得粉碎。炮彈在護城河中掀起陣陣衝天而起的浪柱，嘩嘩地將陣地上中國守軍官兵淋得渾身濕透。到處都是橫飛的子彈，火熱的殺戮與12月的寒風交織在一起。
突入光華門的日軍第9師團，憑藉火力上支持在上午10時左右，突破了第87師第260旅在工兵學校的陣地，佔領了工兵學校一線，隨即在戰車和炮火的支援下，向著光華門攻擊前進。日軍戰車的火力部隊轟擊著城垣，甚至還有小股日軍先頭部隊已突入城垣，雙方激戰連連。衛戍長官司令部一面調預備隊部署在清涼山的憲兵教導2團增援光華門，一面嚴令第87師組織反擊，務必將這股日軍趕出去。
一台日軍戰車剛剛衝到城門處，便被呼嘯而來的炮彈給擊毀，熊熊地燃燒起來，渾身是火的日兵掙扎著從燃燒著的戰車中爬出來，轉眼便被瘋狂掃射的機槍彈雨給籠罩。教導總隊戰防炮連裝備的4門德制37毫米Pak35戰防炮遠要比身捆手榴彈的奮勇隊員對日軍戰車的威脅更大。也正是因為這種德國反戰車炮的威力，紅土山的教導總隊才得以守住陣地。
由於紅土山東前哨陣地的教導總隊部隊配以戰防炮守衛陣地，日軍在此次沒有能夠獲得前進，只能轉攻工兵學校一線。在突破了87師260旅在工兵學校的陣地後，日軍直接進逼光華門陣地。工兵學校失守，長官部幾乎震動了，衛戍司令長官唐生智在電話上對第71軍軍長王敬久大加斥責。
由於之前第87師師部已經搬到富貴山地下室，和教導總隊參謀長邱清泉的辦公室對門，所以王敬久立即一個電話將第260旅旅長劉啟雄一個電話召到了辦公室，嚴厲斥責，並命令其立即組織部隊，迅速奪回陣地。而此時，衛戍長官司令部已經調最後的預備隊——部署在清涼山的憲兵教導2團增援光華門。
王敬久在將軍部搬到富貴山地下室之後，沒有帶參謀處和副官處，只是整天整夜在教導總隊參謀長邱清泉的辦公室里抽煙、打瞌睡、指揮部隊作戰。
此時光華門的戰鬥打成現在這樣，王敬久怎能不暴怒。幾天來的火氣這個時候一下子迸發了出來。而日軍第9師團則是在攻進之後，繼續進攻。雖然之前第524團以一個營配合守軍奪回了光華門，但下午日軍以戰車為先鋒，配合兩個步兵大隊的兵力再次猛攻光華門。
短短數十分鐘，光華門再次告急，增援上來的第524團的那個營轉眼之間便陣亡了300餘人，一連僅存17名官兵。這種情況下，教導總隊隊長桂永清也親臨一線指揮反擊，而第87師副師長陳頤鼎親自指揮第261旅和第269旅各一部從通濟門、天堂村向日軍側後實施反擊。經過反覆激戰，終將迫近光華門一線的日軍擊退，重新奪回工兵學校，恢複了工兵學校的陣地，暫時穩定了局勢。但仍有少數日軍潛伏在光華門城門洞內，在那裡和中國士兵展開對戰。
光華門陣地的慘烈幾乎是觸目驚心的，到處都是屍體，有第87師，有教導總隊，還有憲兵教導第2團，以及穿著土黃色大衣的日本兵的屍體。到處都是屍體，橫枕疊壘。而這一天內，牛首山方面的第58師的掩護部隊也全部撤退了下來，在與日軍激戰了大半天之後，因為側翼的第88師派出的右側支隊過早地撤退，日軍乘機向西北進擊，一部分已經攻佔了大勝關，大有沿江北進之意，所以這支掩護部隊的陣地已經成了孤立之勢。
考慮到第51師和第58師主力已經在雙閘鎮至宋家凹一線部署了守備，那裡是第88師右翼延伸線的陣地，所以這支留在牛首山的最後一支部隊也撤了下來，自此南京的外線陣地就只剩下了88師守衛的雨花台和教導總隊守衛的紫金山陣地了。
對於光華門及外線陣地的這種局面，衛戍長官司令部副司令長官羅卓英一點也不奇怪，他知道由於戰場情況瞬息萬變，為了保持防禦的穩定性，要求防禦一方必須具有快速應變能力，譬如一旦敵人突破，應該迅速派出預備隊，以便能迅速封閉突破口，能將深入之敵消滅於立足未穩之際，能及時填補敵人造成的陣地裂口，並能在敵人改變主攻方向時快速變更部署，組成新的防禦方向等等。而達到要求的關鍵，則是掌握強有力的預備隊。
如果按照德國軍事顧問的要求，往往預備隊其編組原則，要