除掉了心腹之患，孫百里立即著手準備收復廣州：粵北和粵西的幾個步兵師在集結完畢之後，把防禦地方的任務移交給地方部隊，然後大踏步地向廣州逼近，猶太軍團則採用隱蔽行軍的方式向南海迂迴，準備從日軍意料之外的地點發動攻擊。與此同時，在不久前大出風頭的第五縱隊司令李務滋再次率領部隊進軍佛山，準備策應正規軍作戰。為了增加保險係數，防備日軍突然襲擊福建，孫百里特意把留守在江西北部景德鎮的第167師和新四師調回三明，居中策應全省。
此舉雖然看似魯莽，但是卻經過細緻的分析：岡村寧次率領的第11軍雖然佔領了武漢並於第2軍會師，兵力達到三十萬之多，但是在戰略態勢上卻並不佔優，日軍雖然佔領了武漢，但是還遠遠沒有達到就地補充，以戰養戰的目的，所有的作戰物資乃至糧食等物仍然需要通過從南京、蕪湖到武漢的漫長水路來運輸，而國軍第九戰區司令部下屬的五十多個步兵師全部配置在鄱陽湖西南面，以九宮山和幕阜山為依託，一直在積極整訓，準備反攻，彷彿架在日軍脖子上的一把鋼刀，隨時準備切斷其長江生命線。而在武漢西、北兩面，李宗仁率領的第五戰區三十多個師的兵力，在靠近日軍第一線的隨縣一帶構築陣地，虎視眈眈地窺視著近在眼前的武漢城。
廣州的戰略位置雖然重要，但是在日本統帥部的眼中，肯定比武漢要次要的多，所以在華日軍的首要任務是確保武漢不失，在新的師團沒有編成之前，無論如何也不會再投入新銳部隊到華南！
日本第21軍司令官安藤利吉對中國戰場形勢的把握也相當準確，知道段時間內是不可能得到有力的增援，於是在轟炸機被中國軍隊全部摧毀之後，立即調整部屬，準備死守廣州，等待國內新軍編成。他首先把虎門要塞的守衛部隊由兩個步兵大隊增加到一個步兵聯隊，並額外配備一個重炮兵大隊（八門150毫米加農炮），接著把增城、花都兩地的兵力增加到一個步兵聯隊，重點防禦北區的中國軍隊，最後把第五艦隊的艦艇集中到虎門要塞附近的江面上游弋，隨時準備提供火力支援。安藤利吉認為，中國軍隊要想攻克廣州，必須先佔領虎門要塞，所以他在這裡配置重兵，準備用猛烈的要塞炮火和海軍艦炮火力大量殺傷中國軍隊，然後再出動預備隊反擊。
然而，讓安藤利吉感到意外的是，粵北的中國軍隊在推進到增城外圍以後就停了下來，在縣城四周選擇有利地形構築工事，擺出打持久戰的架勢，而粵西的兩個師也是如此，最讓日軍感到氣憤的是，李務滋的第五縱隊再次出現在佛山城外，在距離城門不到十公里的西塘和大沖兩村構築工事，彷彿已經加入了中國軍隊正規軍的序列。
安藤利吉等待了幾天之後，發覺中國軍隊絲毫沒有發起攻擊的意圖，於是悄悄抽調一個大隊的兵力趕到佛山與這裡的守軍匯合，準備徹底擊潰這支雜牌軍。
2月2日上午八時許，日軍集中了兩個大隊的兵力，以四輛坦克為先導，朝西塘村猛撲而來。
此時的第五縱隊在孫百里派來的軍官指導下，兵力已經由原來的五千多人縮編到三千人，然而，人數的減少換來的是戰鬥力的提升和指揮上的靈活：部隊的編製從原來的十六個大隊改成五個獨立營，營連的指揮官都暫時由派過來的正規軍軍官擔任，迅速彌補了地方部隊在戰鬥經驗上的不足。
第五縱隊以兩個營的兵力防守西塘，一個營防守大沖，李務滋親自率領兩個營駐紮在處於稍微拖後位置的幾個小村子裡面，作為縱隊的預備隊。
西塘守軍的指揮官是第一營營長陳智柏，經過耐心細緻地觀察地形，他以西塘村為核心構築了非常完備的防禦體系：西塘村的四周有十幾個面積都在五六畝以上的大魚塘，守軍把魚塘全部連接起來，形成一道環村的工事；魚塘前面兩百米以內的雜草、樹木全部被清除一空，使守軍可以保持良好的射界；魚塘的前面全部插滿削尖的竹籤，竹籤的後面是兩米深，三米寬的反坦克壕；魚塘的後面是一條環村的戰壕，並且構築了堅固的掩蔽部來應對日軍的炮擊；村子原有的兩米高圩牆在戰壕後面五十多米遠的地方，形成第三條防線；村子裡面構築了兩座堅固的碉堡，作為整個防禦體系的核心工事。
南側的大沖村規模較小，但是距離西塘的直線距離只有五百米左右，所以可以非常方便用機槍火力相互支援，保障了西塘側翼的安全。
日軍在步兵突擊之前照例是一陣猛烈的炮擊，由於守軍準備充分，工事構築的異常堅固，沒有取得預期的效果，緊接著，四輛坦克在前面開路，掩護兩個中隊的步兵向西塘衝鋒。
當日軍開始穿越魚塘前面的開闊地的時候，守軍陣地上的輕重機槍同時開火，十幾名暴露在坦克外面的士兵立即把擊倒，其餘的日軍嚇得全部龜縮在坦克的後面，亦步亦趨地向前推進。這時候，連續兩發反坦克反彈穿甲彈飛了過來，由於守軍剛剛配備這種先進武器，還沒有訓練好，所以兩發全部打空，但是卻給坦克駕駛員造成了巨大的精神壓力。四輛坦克的屁股後面幾乎同時冒出滾滾濃煙，突然加快速度朝前面沖了過去，準備消滅反坦克火力點，後面的步兵一時沒有反應過來，全部暴露在守軍的火力面前。隨著各種槍支歡快的叫聲，密集的子彈蝴蝶般在日軍當中飛舞跳動，把敵人成片地擊倒在地，驚慌失措的步兵迅速分成兩撥，前面的加快速度追趕坦克，後面的乾脆卧倒在地，與守軍對射。
最前面的坦克向脫韁的野馬一樣筆直地殺入竹籤陣，對付步兵的利器還沒有發揮任何作用就被軋進土裡，然而，坦克的好運到此為止：一頭掉進反坦克壕裡面，再也動彈不得。另外三輛坦克在猛踩剎車的同時向側面急轉，終於在壕溝的邊緣停了下來，接著沿著壕溝向前面推進，希望找到缺口。這時候，一發穿甲彈從魚塘後面的戰壕裡面飛了過來，正中坦克的側面，在劇烈的爆炸聲中，坦克起火燃燒，滿身是火的駕駛員剛剛掀開頂蓋，坦克就爆炸了，變成四散的火球。
剩下的兩輛坦克掉頭就跑，把步兵全部丟下，守軍毫不客氣地全線開火，把日軍擊斃大半。日軍指揮官急忙命令炮兵用密集的彈雨在守軍陣地前沿形成一道彈幕，掩護步兵撤退，最後，兩個中隊的日軍只有不到一百五十人回去。
氣急敗壞的日軍指揮官為了把落入陷阱的坦克解救出來，命令部隊帶著鐵杴，分成數個小隊，多路進攻，企圖在炮火的掩護下接近坦克。
日軍的意圖很快被守軍識破，用猛烈的機槍火力在坦克的四周掃射，使敵人無法接近。無奈之下，日軍調整攻擊目標，轉頭去攻擊大沖。
大沖雖然沒有魚塘為屏障，但是守軍在村子外圍挖了四道戰壕，並且在陣地前沿也插滿了竹籤。在守軍的頑強抵抗下，日軍的進展非常緩慢，打了兩個小時卻只奪取了兩道戰壕。趁著日軍把注意力集中在大沖村，西塘守軍派出幾名爆破手用炸藥包把坦克徹底摧毀。
戰鬥進行到下午兩點鐘，日軍在付出兩百多人的傷亡後終於把守軍從戰壕裡面趕出來，戰線推進到圩牆的下面，這時候，西塘守軍已經完成了出擊的準備，十幾發迫擊炮彈準確地落在日軍當中，使其攻勢頓時停滯下來，緊接著，兩個連的士兵在機槍火力的掩護下從西塘村沖了出來，勇猛地殺向敵人。
與此同時，大沖守軍也猛烈反擊，把日軍從圩牆下面擊退，然後吶喊著衝出村子，難能可貴的是，數十名村民也跟在軍隊的後面沖了出來，撿起日軍丟棄的槍支彈藥加入了攻擊的行列。
日軍在兩路夾擊之下只好且戰且退，最後在兩輛坦克的及時支援下才勉強穩住陣腳。為了挽回皇軍的顏面，日軍指揮官組織了兩個中隊的兵力夜襲大沖村，可是剛剛摸到村子前面，就陷入了竹籤陣：原來，村民們在日軍撤退之後立即行動起來，再次在交通要道插滿竹籤。此起彼伏的慘叫聲給守軍指明了方向，各種子彈和手榴彈鋪天蓋地的打了過來，徹底打碎了日軍的迷夢。
次日上午，還不甘心失敗的日軍指揮官驅趕士兵對大沖連續發動三次進攻，可是提心弔膽的士兵們已經失去了昨日的銳氣，走走停停，不時用刺刀在野草中間試探，生怕被刺穿腳掌。勉強發動的攻勢在士氣高漲的守軍面前立刻煙消雲散，日軍士兵在遭到守軍猛烈的機槍火力之後立即毫不猶豫地掉頭就跑，根本不理會指揮官聲嘶力竭的叫喊。
日軍指揮官在傷亡總數達到八百人之後才承認失敗，帶著部隊灰溜溜地退回佛山，與之形成鮮明對比的是，李務滋和第五縱隊的名字再次在嶺南地區傳誦，在他們的英雄形象的鼓舞下，廣東的地方部隊變得異常活躍，四處伏擊日軍，把敵人死死地壓縮在城市裡面，有效地支援了主力部隊。