副官遞過來的正是南京衛戍司令唐生智下達的“衛參作字第36號”命令。此命令正是對鬆井石根發出的《勸降書》的迴應，也對日本最後通牒亮明瞭態度：
“（1）本軍目下佔領復廓陣地爲固守南京之最後戰鬥，各部隊應以與陣地共存亡之決心盡力固守，決不許輕棄寸土、搖動全軍，若有不遵命令擅自後移，定遵委座命令，按連坐法從嚴辦理。
（２）各軍所得船隻，一律繳交運輸司令部保管，不準私自扣留，着派第７８軍軍長宋希濂負責指揮。沿江憲、警嚴禁部隊散兵私自乘船渡江，違者即行拘捕嚴辦。倘敢抗拒，以武力制止。”
唐生智發佈的作戰命令如鑿子般猛戳着鬆井石根，使他原本狂躁的心瞬間冷卻下來。
唐生智！我看你是不見棺材不掉淚啊—— 想到這裡他猛地擡起頭，眼中閃爍出如同豺狼般的兇光。
“傳我命令，各地原地休整！務必於12月10日下午1時向支那首都發起總攻——”說完將身體再次躺倒在牀上，閉着眼睛不再說話了。
鬆井石根發動總攻的命令被一道道看不見的電波傳送到南京前線，而此時急不可耐的朝香宮鳩彥王已到達南京城下。他毫不理會第16師團中島今朝吾的關於中國軍隊準備投降的情況，隨即向麾下的第3、第6、第9、第16和第114共五個師團發出了總攻命令。在發出總攻命令的同時，這個屠夫禽獸還簽署了“殺掉全部俘虜”的機密命令。
在攻城過程中，日軍充分發揮了重炮和機動優勢，並違背國際法使用了毒氣彈。11月30日，日軍第10軍向中支那方面軍（即華中方面軍）和陸軍總部呈送了關於攻克南京的意見的時候，就已經決定對南京使用芥子氣和***了。而據當時的外電報道：參戰的日軍裡就的確有野戰瓦斯部隊和野戰化學實驗部隊。戰後據日本老兵藤原審爾回憶：“我目睹過堆積在一起的數千具中國正規軍士兵的屍體。看到如此多的正規士兵陣亡的屍體，在我的一生中是絕無僅有的。他們死亡的樣子很奇怪，首先看不到外傷．．．．．他們可能是毒氣薰死的”。這一系列的史料均證實了日軍在進攻南京過程中有使用毒氣彈的行爲。
在重炮方面，日軍就動用了五個重炮旅團中的兩個。
我們在抗戰影視作品上看到的日本炮兵，似乎只有九二步兵炮，六零迫擊炮等那些小口徑火炮，其實這是一種錯誤的認識（因爲我們看到的影視劇大多是宣揚中國共產***下的敵後戰場，而日本人不可能浪費這些重炮去消滅小米加步槍的八路軍、新四軍）。事實上日軍重兵集團同樣裝備了不少大口徑的重炮。在七七盧溝橋事變之前，日本就已經組建了五個重炮旅團。其中一個旅團部署在國內，隸屬於日軍第一近衛師團，負責防衛東京。隨着侵華戰爭的全面爆發，其餘四個旅團全都部署到了中國，其中關東軍部署了兩個，剩餘的兩個一個部署在華北方面軍，另一個則是分配給了華中方面軍。而華北、華中的第一、第二重炮旅團均參加了南京戰役。
重炮旅團對於日本人來說已經是屬於戰略性質的部隊了，一支標準的重炮旅團下設有兩個重炮聯隊，其中包括大正七年式150mm口徑的重加農炮30—40門，九零式240口徑的重加農炮20門，九六式305口徑的重型**炮10門。有的重炮旅團還配備有九八式320口徑的臼炮3—6門。
這些重炮的威力那可不是鬧着玩的——就拿九零式240重加農炮來說，他的炮彈每顆重達一百八十五公斤，裝填時候需用專用的裝填車輛才能裝進炮膛裡。它的射程達到了十六公里，落地時殺傷半徑就超過了八十米，要是被這麼一發炮彈命中野戰工事，至少一個排的兵力要從建制裡劃掉，工事裡的人不被炸死也要被巨大的衝擊波給震死。至於口徑更大的九八式320毫米的臼炮，光是炮彈重量就達到了三百公斤，在中國戰場上一發炮彈下去，基本上一個連就會從人間蒸發了。
落後就要捱打——雖然抱着“城在人在”、“誓與南京共存亡”的決心，但僅憑一腔熱血、血肉之軀，又怎能抵擋這些鋼鐵製成的龐然大物呢？
12月10日，日軍用重炮轟開了南京光華門，雙方開始反覆爭奪突破口。日軍在氣球的觀察和指導下，炮擊逐漸準確，猛烈的槍炮聲震撼山谷。接着日軍利用92輕型坦克沿着炸開的城牆缺口衝進光華門內，教導總隊第２團，軍士營和反坦克連發起猛烈反擊恢復了陣地。 晚上8點，日軍再次突入光華門，有1個軍曹帶領10多名日軍已經到了城門洞內，5輛國軍戰車也配合發動反擊，第2次收復光華門後，國軍徹底用沙袋把城門堵死。並且國軍在五龍橋到光華門佈置了5道沙包組成街壘。並連夜調來汽油，把汽油桶放在城外城門洞內，還派了1個團長帶領1個排攜帶10多挺輕機槍埋伏在城牆 上。11日拂曉，日軍再次進攻，國軍突然打開城門，謝團長帶領1個排端着十幾挺機槍一陣猛烈射擊，汽油桶爆燃，日軍全部死亡，只1人被俘。
從11日夜到12日中午，日軍在中華門的攻擊日趨激烈，日軍直接以加農炮使用***射擊國軍的機槍堡壘，我軍的堡壘紛紛被炸成碎渣。在炮火直射中倖存下來的國軍88師2團指揮所因爲地形隱蔽隱蔽才躲過一劫。夜晚，在南京郊外的田地，戰鬥還是繼續，黑夜中到處都是手**的爆炸聲。國軍依託稀稀拉拉的洋房與敵人展開巷戰。很快雙方的炮彈來回穿梭，子彈發出狂風一般的吼叫，日軍步兵跟在輕型坦克後面衝向國軍陣地。
12月11日，日軍第16師團猛攻中山門、太平門，負責守衛的國軍87師堅決抗擊。激戰一整天毫無進展，被逼無奈的日軍又從駐守鎮江的第13師團中抽調山田支隊（第13師團兵步第103旅團長山田指揮的步兵3個大隊、山炮兵1個大隊），從第16師團右翼加入戰鬥。
12月12日上午7點，日軍從雨花臺右側突入，10多輛戰車，20多架飛機掩護日本步兵猛擊第74軍第151旅賽公橋陣地，經過3個小時反覆爭奪，國軍陣地失守。最後時刻，國軍把所有的手**全部打開蓋子用繩子把***連接，擺在陣地前。當日軍再次發起衝鋒到達陣地前沿的時候，爆炸聲陣地動地。最後時刻第88師第262旅旅長朱赤和他的部下一起在雨花臺殉國。
上午9點，日軍在中華門和水西門之間轟塌了數段城牆，有200多日軍突入。第74軍第51師第306團第3營長鬍豪選拔100名敢死隊親自帶領向缺口反擊。戰鬥中胡豪營長和團副劉歷滋在反擊中陣亡，團長邱維達負傷，這一天，僅第74軍就損失超過3000多人。
12月11日夜，日軍步兵第16師團第二十聯隊（因爲聯隊長是大野宣明，所以又稱大野部隊）佔領了中山門外的西山（孝陵衛附近的丘陵），12日夜佔領四方城。13日凌晨，該聯隊派出一隊偵察隊偵察中山門的情況，結果發現中山門大門緊閉，中國軍隊已經撤退。該偵察隊就用粉筆在城門鐵扉寫下“昭和十二年十三日午前三時十分，大野部隊佔領”的字樣。
南京城率先陷落。
南京保衛戰期間，蔣介石所在的武漢大本營對南京的戰況也極爲關注，每日均有詢問及指示的電報。因爲負責守衛南京大多是其最精銳的德械部隊，爲了避免這些部隊被日軍被敵全殲，隨着戰況發展蔣介石多次電令江北的顧祝同，要顧祝同以電話轉告南京衛戍司令唐生智，要唐生智當晚渡江北上，並令守軍相機突圍。
而唐生智由於自己曾力主固守，現在若突然先行撤走，怕今後責任難負，因而要求必須先向守軍將領傳達清楚最高統帥的意圖後方能撤離。無奈之下蔣介石只好親自致電唐生智：“如情勢不能久持時，可相機撤退，以圖整理而期反攻。”當夜唐生智與羅卓英、蕭山令等一干將領研究後，遂於12日下午五點召開高級軍事會議傳達撤退命令和計劃。
當時會場一片沉寂。唐生智首先簡要地說明當前戰況，詢問大家是否還能繼續堅守。與會將領無一人發言。接着唐生智向大家公佈了蔣介石發來的電文：“如情勢不能久守時，可相機撤退，以策後圖”。 宣佈完畢，唐生智宣佈了撤退命令，並指示了突圍計劃和集結地點，由參謀長周斕分發了參謀處已油印好的撤退命令及突圍計劃。
撤退命令及計劃原文如下：
衛戍作戰命特字第一號命令
12月12日15時於首都鐵道部衛戍司令部
一、 敵情如貴官所知。
二、 首都衛戍部隊決於本日（12日）晚衝破當面之敵，向浙、皖邊區轉進。我第七戰區各部隊刻據守安吉柏墊（寧國東北）、孫家鋪（宣城東南）、楊柳鋪（宣城西南）之線，牽制當面之敵，並準備接應我首都各部隊之轉進。蕪湖有我第７６師、其南石炮鎮有我第６師佔領陣地，正與敵抗戰中。
三、 本日晚各部隊行動開始時機、經過區域及集結地區，如另紙附表規定。
四、 要塞炮及運動困難之各種火炮並彈藥，應徹底自行炸燬，不使爲敵利用。
五、 通信兵團，除配屬外部隊者應隨所屬部隊行動，其餘固定而笨重之通信器材及城內外既設一切通信網，應協同地方通信機關徹底破壞之。
六、 各部隊突圍後運動務避開公路，並須酌派部隊破壞重要公路橋樑，阻止敵之運動爲要。
七、 各部隊官兵應攜帶4日炒米及食鹽。
八、 予刻在衛戍司令部，爾後到浦鎮。
計附表第一、第二兩紙。
附表第一爲“南京衛戍軍突圍計劃”，其內容爲：
（一）74軍由鐵心橋、谷裡村、陸郎橋以右地區突圍，向祁門附近集結。
（二）71軍、72軍自飛機場東側高橋門、淳化鎮，溧水以右地區向敵突圍，向黟縣附近集結。
（三）教導總隊、66軍、103師、112師自紫金山北麓、麒麟門、土橋鎮、天王寺以南地區向敵突圍。教導部隊向昌化附近集結，66軍向休寧附近集結，103師、112師向於潛附近集結。
（四）83軍於紫金山、麒麟門、土橋鎮東北地區突圍，向歙縣附近集結。
以上各部隊突擊時機爲12日晚11時後開始，但83軍爲13日晨6時。
（五）第2軍團應極力固守烏龍山要塞，掩護封鎖線，於不得已時渡江，向六合集結。
（六）36師、憲兵部隊及直屬諸隊依次渡江（另有渡江計劃表），先向花旗營、烏衣附近集結，但36師應掩護各部隊渡江（後），然後渡江。