五十七師所守陣地為官橋、泗溪一線。泗溪有一條溪流名叫泗水，有一座七八十米的五孔石橋橫跨其上，如果不是在雨季，行人可以從橋下涉水而過。五十七師所襲擊的正是實施強渡中的日軍。
三路日軍興兵作戰，中方在南北兩路或多或少都安排了軍級部隊與其纏鬥，只有中路基本上是你想怎麼來就怎麼來，沒有人跟它硬頂著。這在無形中助長了日軍第三十四師團的驕橫之氣，官兵個個氣焰逼人，都恨不得一步就跨進上高城。
過度的輕敵和麻痹必然要付出代價。日軍第三十四師團只顧加快行軍速度，卻不知戒備，讓五十七師找到了可乘之機，而就遇襲的類型來說，半渡被擊通常又是最要命的。日軍第二一六聯隊第二大隊被打得潰不成軍，大隊長木下重四郎少佐第一個被擊斃，該大隊的指揮力量隨之下降，餘下官兵幾乎全部戰死。
渡河點旁邊的日軍炮兵部隊同樣毫無防備。一部分火炮當即被擊毀，剩下的日軍炮兵來不及裝定標盡，被迫用直接瞄準的方式作抵進射擊，這才勉強穩住陣腳。
接到前方戰報後，第十九集團軍總部隨即在其主辦的《華光日報》上發布了消息。以往很多所謂的喜報都不同程度地摻雜水分，但這一回連報紙編輯都很自信地說：「（我們）打了勝仗是不會錯的。敵人在昨晚的廣播上還趾高氣揚，可是今晚的廣播卻對上高戰況隻字不提了。」
這時日軍陣容已經出現了新的變化。在北路，第三十三師團一方面苦於在狹窄山隘里遭到中方側擊部隊的圍攻；另一方面又誤以為已完成了驅趕任務，於是便以要出發前往華北，不能在前線久待為由，急匆匆地開始返回。本來該師團已有一個前鋒大隊插入中方五十八師防線並交火，現在見大部隊撤退，這個大隊也就跟著走人了。
第三十三師團不顧另外兩路友軍的安危，提前脫離戰場，為中方第十九集團軍解決了一翼的威脅，同時也使日軍自身的右側背暴露出來。南路的第二十旅團犯的則是另外一個錯誤，他們捨不得集中兵力硬拼，一個大隊也要分成幾個縱隊來逐次使用，導致整個旅團零零碎碎，進展十分緩慢。
一個缺了陣，一個不給力，等於只有中路的第三十四師團在孤軍深入。冒險嗎？很冒險。可是第三十四師團長大賀茂並不想就此罷手。知道遇上勁敵，反而增強了他繼續往前突進的興趣。
在進攻戰中，如果老一套的三部曲不頂用，日軍通常還有最損的一招，那就是放毒氣。
3月20日拂曉，日軍第三十四師團向五十八師主陣地發射了大量毒氣彈，漸漸滿山都被毒霧所籠罩，許多官兵陸續出現中毒癥狀。雖然因濃度的關係，當場窒息死亡的人不多，但在情緒上已受到很大影響。
除實施毒氣戰外，日軍還一反以往不夜戰的習慣，在夜色尚未散去時就展開大舉進攻。由於在第三十三師團返回時，日軍第十一軍總部已將第二十旅團配屬給第三十四師團指揮，所以第二十旅團一部也從南面趕來會合，使其中路可以投入進攻的兵力更加雄厚。七十四軍的情報人員在某一狹窄路口定點觀察，發現列成縱隊行軍的日軍綿延不絕，居然走了整整七個小時都沒有看到尾巴。
天亮之後，五十七師和五十八師結合部終於被敵突入，戰場局勢瞬間逆轉。張靈甫發現情況不妙，趕緊將作為預備隊的野補團頂上一線，對從缺口處蜂擁上來的日軍實施反擊，這才將日軍的後續衝鋒波給勉強阻住。
儘管如此，因為正面過寬且兵力單薄，五十七師、五十八師在戰鬥中都已漸感吃力。針對日軍陣容上發生的變化，特別是第二十旅團由攻轉守並增援中路的情況，中方第十九集團軍對部署做出了新的變更。
上高城南面是錦江天塹，有軍橋溝通南北。3月21日，薛岳和羅卓英聯合向七十四軍發出電令：錦江北岸（即中路）取守勢，以確保上高為主；錦江南岸（即南路）取攻勢，爭取提前切斷日軍第三十四師團的退路。
王耀武於是命令五十八師主動向後收縮，退守上高西北一線，原先在錦江南岸待命集結的五十一師則向高安進發。
不料第二天戰局突然惡化。日軍第三十四師團向官橋、泗溪發動連續猛攻，泗水橋尤其成為攻擊的重點目標。守衛橋頭的步兵排傷亡慘重，排長趙相卿左手指被炸去三個，不得不由其他人接替指揮，但接替者很快也陣亡了。當天傍晚，日軍攻佔官橋、泗溪。
在錦江南岸，日軍第二十旅團居然也發起攻勢，並通過抄襲側背的戰術擊退了五十一師主力，其所屬的一個聯隊趁機直撲上高西南的華西鎮。
此時五十一師主力鞭長莫及，五十八師又集結於上高西北，若華陽被擊破，則五十七師必將陷入日軍包圍圈。形勢變得異常嚴峻，羅卓英的「後退決戰」和七十四軍的作戰能力雙雙面臨嚴重挑戰。