確定禦敵於國門之外的戰略方針之後，第四戰區司令部趁著日軍集結兵力的這段時間，不斷把大量的物資裝備運送到沿海地區的大小金門、馬祖列島等重點布防的島嶼，工兵部隊全力以赴構築堅固的堡壘工事；第78師主力迅速集結到福州訓練基地，另撥出一個坦克營進駐龍岩，以加強閩南地區的突擊力量；步兵第60師和新一師負責防守閩北，第61師和新三師則集結在閩南，第53師移師粵北，與猶太軍團一起作為第12集團軍的總預備隊。
戰區參謀部按照前松後緊的原則配備兵力：以國土防衛部隊固守島嶼和岸防工事作為第一道防線，野戰部隊配備在第二線，機動力強的裝甲部隊則配置在更加靠後的位置。為了保證部隊的機動性，參謀部制定了周密詳盡的部隊機動方案，即使配置在縱深處的預備隊，也可以迅速根據這一方案東下增援，所有通行的道路都事先進行了準備，即便是在最惡劣的天氣情況下也能保證通過大批部隊，工兵部隊對道路和橋樑被洪水損壞都有針對性的處置預案，在一些偏僻的叉道上，還處心積慮地設立了很多隱蔽的補給點。這樣一來，即使日軍能夠在防線上取得突破，十九路軍也能夠在最短的時間內集中優勢兵力進行反擊。
由於無法最終確定日軍的攻擊目標，孫百里特意讓閩南沿海駐軍大張旗鼓地進行戰備工作，而作為福建政治經濟中心的福州東部沿海的準備工作卻進行得不露痕迹，以此來迷惑日軍情報人員。日本人歷來就對中國的古文化佩服得五體投地，《孫子兵法》自然也研究的非常透徹，按照『實則虛之，虛則實之』的原則來推斷的話，肯定會推斷中國軍隊在福州地區布有重兵，表面上的平靜恰恰是故意放出來的煙霧彈。
在緊鑼密鼓地備戰的同時，孫百里和陳誠通了電話，把自己的設想和盤托出，並表示可以支援第六戰區一百枝槍榴彈和五百套防彈衣。急於洗雪恥辱的陳誠當即答應下來，然後和孫百里約定，等十九路軍阻擊日軍登陸成功，攻克馬當要塞之後，立即反擊宜昌。
1941年5月8日凌晨五點左右，海面上的濃霧剛剛開始消散，日軍聯合艦隊就出現在金門以東十幾公里的海面上。為了確保佔據壓倒性的優勢，日軍出動了兩艘航空母艦、四艘驅逐艦、兩艘巡洋艦、兩艘戰列艦、戰鬥轟炸機七十餘架，掩護著三十餘艘登陸艇、五十艘汽艇和百餘艘帆船，搭載15000餘名士兵浩浩蕩蕩向金門島殺來。
金門與廈門隔海相望，最近處僅僅兩公里，距離澎湖列島一百五十多公里，由於是扼守閩南地區的幾個主要的港口，地理位置相當重要，被西方人稱為『亞洲的直布羅陀』。金門本島形狀似紡錘形，兩頭大，中間小，中央腰部較窄，僅三公里，南北最寬處十五左右公里，東西向長約二十公里；金門為群島地形，多為丘陵，山勢為東西走向，海拔253米的太武山是全島的最高峰，位於中部稍微偏北的位置，金門地質以堅硬的花崗岩為主，丘陵和台地表面覆蓋著厚厚的紅土。
十九路軍從抗戰爆發前夕就已經開始在島上構築工事，經過連續幾年的不懈努力，建立了比較完備的防禦體系：以太武山為核心陣地，在日軍登陸的西部和南部海灘則是以永備發射點和堅固支撐點為骨幹的防禦陣地，工事多以地下坑道陣地為主，混凝土工事與天然岩洞有機結合，並有交通壕相互連接；小口徑火炮分散在海灘縱深的步兵陣地上，大口徑火炮全部集中在太武山山體的坑道裡面，高射炮和高射機槍密布整個山體；海灘縱深埋設了大量地雷，輕重機槍、槍榴彈、迫擊炮構成綿密火力網，所有武器的配置與射擊目標都進行過精確計算，既能隱蔽自己，又能最大限度殺傷敵軍；島嶼東南北三面的礁石之間布設了大量的水雷、鹿岩，灘頭布滿縱橫交錯的鐵絲網；金門西面的小金門島上部署了一個150毫米重炮連，與游弋在大小金門之間的三座浮動炮台一起構成另外一道火力網。
金門島上原本有萬餘居民，抗戰爆發後全部遷居內地，於是這裡就變成了不折不扣的兵營。金門駐軍本來只有一個步兵營和一個重炮連，國土防衛司令部成立以後，把這裡作為防禦重點，不斷增加兵力，等到開戰的時候，已經有兩個步兵團和一個炮兵團，總兵力超過九千人，並且擁有四門150毫米和兩門200毫米遠程要塞炮，專門來對付日軍艦艇編隊。
六點整，日軍艦隊擺開隊形，開始長達三個小時的炮火準備，幾十門大口徑艦炮接連不斷地把炮彈傾瀉而下，灘頭陣地頓時升起一股股柱狀煙霧，爆炸掀起的塵土滿天飛揚，遮天蔽日；緊接著，艦載轟炸機接連升空，迅速飛抵金門島上空，輪番俯衝轟炸，為了確保徹底摧毀守軍陣地，日軍轟炸機攜帶的全部是100公斤以上的重磅炸彈，並且使用了大量的燃燒彈，方圓數公里的灘頭陣地完全被火光和硝煙籠罩著。
金門守軍在指揮官的嚴令下，全部躲在堅固的掩體裡面，坐等日軍結束炮擊，只有少數瞭望哨在觀察孔前監視敵軍的動靜。
三個小時之後，日軍已經把預定登陸地區反覆轟炸了兩遍，地面上的紅土全部被掀開，露出下面被炙烤得焦黑的花崗岩，已經變成木炭的植被散發著濃烈的焦糊味道，日軍由此確認已經摧毀了守軍的灘頭工事，開始延伸射擊，十幾艘掃雷艇脫離艦隊，向岸邊駛來，準備為登陸艇掃清障礙。
太武山半山腰的觀測點馬上把掃雷艇的位置通報給小金門和浮動炮台，十幾門遠程大炮同時怒吼起來，炮彈接連不斷地落在礁石附近，掀起一道道十幾米高的水柱，把掃雷艇沖得七零八落，緊接著，更多的炮彈落了下來。一艘掃雷艇被直接命中，伴隨著驚天動地的爆炸聲，船體發出耀眼的火光，變成一個巨大的光球，被高高地拋了起來，隨後兇猛地摔向海面，變成一堆鋼鐵的碎片，緩緩沉向海底，海面頓時被破裂的軍服、墨黑的油污和殘破的肢體覆蓋住，殷紅的血水逐漸消散在猙獰的礁石中間。
驚慌失措的登陸艇急忙後撤，妄圖撤退到安全距離之外，同時，轟炸機和艦炮立即改變攻擊目標，用密集的炮擊和轟炸壓制小金門和浮動炮台，掩護掃雷行動。小金門和浮動炮台上面的中國炮兵毫不示弱，在廈門島上的要塞炮和防空陣地的配合下兇猛反擊：八個高炮連的一百多門高射炮同時開火，在島嶼上空編織成一道道綿密的火網；二十多門重炮與日軍艦隊展開對攻，每分鐘都有好幾十發炮彈從金門上空飛過，遠遠地落在東西兩面。
日軍艦隊在保持攻勢的同時改變隊形，把裝甲最厚、火炮口徑最大的幾艘戰列艦調集到最前面，掩護後面的巡洋艦和驅逐艦，緊接著，掃雷艇冒著連天的炮火，奮力向岸邊靠近，逐個排除隱藏在海面下的水雷，一點點向海灘逼近。與此同時，守軍觀察哨把敵情變化通知了指揮官，出擊的命令隨即下達到前沿部隊，兩個步兵連的戰士們彎著腰，快步跑出掩蔽部，迅速架設好輕重機槍和迫擊炮，黑洞洞的槍口筆直地指向海灘的盡頭。
中午十一點鐘左右，日軍在付出三艘掃雷艇的代價之後，終於開闢出一條寬約三百米的通道，五艘滿載士兵的汽艇全速衝上海灘，兩百餘名士兵跳到齊腰深的水中，高舉著步槍涉水前進，在他們身後一公里遠的地方，兩艘同樣滿載士兵的登陸艇正徐徐駛來。
爆豆般的槍聲響了起來，暴風驟雨般的子彈劈頭蓋臉地砸了過去，四處飛濺的血花頓時把原本湛藍的海水染成猩紅的顏色，土黃色的身影接二連三地倒下，幾百米寬的海面上隨即布滿了屍體。僥倖逃脫的日軍發了瘋一樣狂奔起來，用最快的速度衝到沙灘上面，接著撲到在地，用手中的武器猛烈還擊。這時候，守軍的迫擊炮開始齊射，炮彈準確地落在日軍中間，破碎的軍服、斷裂的槍枝、殘肢斷臂、殷紅的鮮血、銀白的沙土四處飛散，把沙灘染成奇怪的顏色。短短十分鐘的時間，登陸的兩百名士兵已經傷亡殆盡，剩下的三十多名士兵只能躲在幾塊岩石後面苟延殘喘，隨時面臨滅頂之災。
日軍聯合艦隊司令立即調整部署，分出十幾門艦炮支援登陸，同時命令登陸艇全速前進，增援前線。
突然，幾發大口徑炮彈從太武山半山腰飛起，筆直地飛向高速前進的登陸艇，在艦艇四周掀起滔天巨浪，緊接著，密集的炮彈鋪天蓋地般砸了下來，落在登陸艙內的炮彈收割掉數以十計的生命，落在船舷四周的近失彈也造成大量的傷員。
突如其來的炮擊打斷了日軍的攻擊步驟，登陸艇在海面上划出兩道漂亮的弧線，然後向艦隊中央全速撤退，日軍的第一次登陸行動就這樣夭折了。