3萬多日軍在飛機和戰車掩護下，分四路向界河猛攻。122師奮勇抵抗，與敵竟日血戰，阻止了日軍的前進。15日，日軍繼續進攻界河，並以一部向滕縣迂迴。至下午，日軍突破界河陣地，迫近縣城。16日，日軍在飛機、重炮及戰車的配合下，向滕縣城猛攻。敵人開始集中進攻東關土寨，用大炮開啟城牆缺口，用機槍掩護步兵攻城。王銘章師長冒著彈雨親赴東關督戰，指揮部隊集中火力，並用集束手榴彈消滅向缺口衝鋒的日軍，打退敵人多次進攻。下午日軍攻勢更猛，一度爬上塌口城牆。王師長命令部隊乘敵立足未穩，發動反衝鋒，用大量手榴彈將敵趕下城去。傍晚，打急了眼的磯谷命令各類火炮齊發，同時發起了第三次衝鋒。其火力一直延伸到城內及西關車站，步兵前後重疊配置，反覆衝鋒，攻佔了東關。我軍官兵犧牲慘重，但全軍上下同仇敵愾，浴血奮戰，奪回了東關，又一次打退了敵人的進攻。
3月17日，日軍改變戰術，調集大批人馬，從東、南、北三面進攻縣城。集中了幾十門大炮向城牆和城內猛轟，20多架飛機輪番轟炸掃射。全城硝煙瀰漫，彈片橫飛，一片火海。在飛機、大炮配合下，日軍尾隨著十幾輛坦克，向已開啟缺口的東寨城牆衝鋒。我將士在王師長的率領下，築成血肉屏障，與日軍展開了殊死搏鬥。戰至下午，由於傷亡太重，兵力不足，東關、南關失守。在這種情況下，王銘章師長仍向軍長孫震致電：“決以死拚，以報國家。”他在城中十字路