與此同時，日軍方面也在緊鑼密鼓地部署進攻。此次進攻宣城的日軍部隊包括第 18 師團主力、山田支隊和天谷支隊，總兵力約 5 萬餘人。
日軍第 18 師團是日軍的精銳部隊之一，曾參與過多次對外侵略戰爭，戰鬥力極強。師團長牛島貞雄中將，作戰經驗豐富，性格殘忍好戰，此次奉命進攻宣城，勢在必得。
山田支隊和天谷支隊也都是日軍的臨時抽調組建的主力部隊，裝備精良，訓練有素。日軍企圖透過攻佔宣城，從南線保衛南京的計劃徹底破產，進而封鎖中國軍隊南翼後路，為最終攻佔南京創造條件。
67 軍各部隊已全部進入指定陣地，完成了戰前部署。隆廷錫軍長在前線視察陣地時，看到將士們士氣高昂，紛紛表示要與日軍血戰到底，他深受感動，對身邊的參謀說：“有這樣英勇的將士，何愁不能守住宣城！”
當晚，宣城城外一片寂靜，但空氣中已瀰漫著濃重的戰爭氣息，一場慘烈的大戰即將拉開帷幕。
清晨，天剛矇矇亮，宣城城外便傳來了刺耳的日軍飛機轟鳴聲。10 餘架日軍戰機組成的轟炸編隊，朝著 67 軍的陣地呼嘯而來，拉開了宣城保衛戰的序幕。
日軍戰機低空飛行，對 67 軍的前沿陣地、炮兵陣地和後方補給線進行狂轟濫炸。炸彈落下的瞬間，火光沖天，煙塵瀰漫，陣地周圍的土地被炸得坑坑窪窪，不少工事在轟炸中被摧毀，士兵傷亡慘重。
面對日軍的空中轟炸，67 軍的沅式 20 機關炮迅速投入戰鬥。炮手們冒著日軍戰機的掃射，操縱機關炮對空射擊。“砰砰砰 ——” 密集的炮彈朝著日軍戰機射去，一道道火線在天空中劃過。
雖然沅式 20 機關炮對日軍戰機的殺傷力有限，但也給日軍戰機造成了不小的威脅，迫使日軍戰機不敢過於低空飛行，一定程度上減輕了陣地的轟炸壓力。
上午 9 時許，日軍飛機轟炸結束後，地面部隊開始發起進攻。
日軍第 18 師團步兵第55 聯隊在野副昌德大佐的率領下，向 118 師防守的城東陣地發起衝鋒。
日軍士兵端著三八式步槍，在坦克的掩護下，密密麻麻地朝著 67 軍陣地衝來，口中還喊著 “天皇萬歲” 的口號，氣焰十分囂張。
118 師師長田達早已做好準備，他命令前沿陣地計程車兵沉著應戰，待日軍靠近後再開火。當日軍衝到距離陣地不足 100 米時，田達一聲令下：“開火！”
剎那間，67 軍陣地上的沅式水冷重機槍（仿造德國MG08 式水冷馬克沁重機槍）、沅式輕機槍、步槍和迫擊炮同時開火，密集的火力形成一張死亡大網，朝著日軍士兵籠罩而去。日軍士兵紛紛倒地，衝鋒的勢頭瞬間被遏制。
但日軍並未退縮，在軍官的指揮下，他們分成多個小隊，利用地形掩護，繼續向 67 軍陣地逼近。
日軍坦克也不斷向前推進，用坦克炮轟擊 67 軍的陣地工事。118 師的 37mm 戰防炮迅速展開反擊，炮手們瞄準日軍坦克，一發發穿甲彈呼嘯而出。
“轟！” 一輛日軍坦克的履帶被擊中，瞬間失去了行動能力，癱在原地。其餘日軍坦克見狀，紛紛後退，不敢再貿然前進。
戰鬥進行到中午，日軍步兵第 55 聯隊在付出慘重傷亡後，仍未能突破 118 師的城東陣地。
野副昌德大佐見狀，十分惱怒，他親自來到前線督戰，命令部隊發起新一輪衝鋒。但 67 軍將士憑藉堅固的陣地和頑強的意志，一次次擊退了日軍的進攻。
與此同時，日軍山田支隊向 119 師防守的城南陣地發起了進攻。
119 師師長陳子弦性格火爆，他親自來到前沿陣地指揮作戰。
面對日軍的進攻，陳子弦命令部隊採取 “近戰殲敵” 的戰術，待日軍靠近陣地後，用手榴彈、沅式 50 手炮和衝鋒槍與日軍展開近距離廝殺。
在城南陣地的一處戰壕裡，119 師的一個班長楊鐵柱手持花機關衝鋒槍，朝著衝上來的日軍瘋狂掃射。
他看到身邊的一名士兵被日軍子彈擊中，倒下的瞬間，他紅著眼眶，大喊道：“兄弟們，殺了這些小鬼子，為死去的戰友報仇！”
士兵們深受鼓舞，紛紛拿起武器，與日軍展開殊死搏鬥。戰壕裡，槍聲、爆炸聲、喊殺聲交織在一起，場面慘烈至極。
下午 3 時許，安慶機場的四省邊地空軍戰機編隊飛抵宣城上空，支援 67 軍作戰。
10 餘架中國戰機分為多個小隊，對日軍的陣地、坦克和集結部隊進行轟炸和掃射。
中國戰機的到來，極大地鼓舞了 67 軍將士計程車氣。隆廷錫軍長抓住機會，命令軍直屬重炮旅對日軍後方集結點實施炮擊。
36 門 105mm 榴彈炮和 12 門 150mm 榴彈炮同時開火，炮彈如雨點般落在日軍陣地，爆炸聲震耳欲聾，日軍士兵傷亡慘重。
日軍見中國戰機支援，且自身傷亡不斷增加，被迫於傍晚時分停止了進攻，撤回了出發陣地。
第一天的戰鬥，67 軍將士憑藉頑強的抵抗，擊退了日軍的初次進攻，但自身也付出了不小的傷亡代價，約有 800 餘名將士犧牲 餘人受傷。日軍傷亡約 1000 餘人，其中步兵第 55 聯隊傷亡最為慘重。
當晚，隆廷錫軍長召開緊急作戰會議，總結第一天的戰鬥經驗；田達和陳子弦兩位師長分別彙報了各師的作戰情況和傷亡情況。
隆廷錫指出，日軍戰鬥力較強，且裝備精良，後續的戰鬥將會更加艱難。他命令各部隊連夜加固陣地，補充彈藥和物資，救治傷員，做好迎接日軍更大規模進攻的準備。同時，他還要求各部隊加強警戒，防止日軍夜間偷襲。
在日軍陣地，第 18 師團師團長牛島貞雄中將得知第一天進攻受挫，十分憤怒。
他召集師團參謀長小藤惠大佐和各聯隊聯隊長開會，嚴厲斥責了野副昌德等將領作戰不力。
牛島貞雄命令小藤惠大佐制定新的進攻方案，務必在第二天突破 67 軍的防線，攻佔宣城的東南部外圍陣地。
小藤惠大佐不敢怠慢，連夜組織參謀人員研究戰局，制定作戰計劃。
此時戰鬥，只是宣城保衛戰的開始。在接下來的十幾天裡，67 軍將士將面臨日軍更加瘋狂的進攻，一場更為慘烈的血戰即將展開。
清晨，日軍按照小藤惠大佐制定的作戰計劃，發起了新一輪的進攻。
此次日軍改變了戰術，採取 “重點突破，兩翼牽制” 的策略，集中主力部隊向 118 師防守的城東陣地發起猛攻，同時以山田支隊和天谷支隊分別向 119 師防守的城南和城西陣地發起牽制性進攻，企圖分散 67 軍的兵力，為正面突破創造條件。
日軍第 18 師團步兵第 56 聯隊在聯隊長馬淵久之助大佐的率領下，擔任正面主攻任務。
該聯隊配備了更多的坦克和火炮，進攻勢頭比第一天更為兇猛。日軍坦克在前面開路，用坦克炮猛烈轟擊 118 師的陣地工事，後面的步兵則緊隨其後，向陣地衝鋒。
118 師師長田達沉著應對，他命令部隊避開日軍坦克的鋒芒，集中火力打擊日軍步兵。同時，他調派師直屬炮兵團的 75mm 野炮和各團的 37mm 戰防炮，重點打擊日軍坦克。
在一處陣地，炮手王立才操縱 37mm 戰防炮，連續向日軍坦克射擊。他憑藉豐富的經驗，準確瞄準日軍坦克的薄弱部位，一發穿甲彈擊中了一輛日軍坦克的炮塔，坦克瞬間燃起大火，車內的日軍士兵紛紛逃竄，剛跳出坦克便被 67 軍士兵擊斃。
戰鬥進行到上午 10 時許，日軍步兵第 56 聯隊在付出巨大傷亡後，終於在 118 師的城東陣地撕開了一個小缺口。
聯隊長馬淵久之助大佐見狀，立即命令部隊向缺口增援，企圖擴大戰果。田達得知情況後，親自率領師預備隊趕赴缺口，與日軍展開激烈的拉鋸戰。
雙方士兵在缺口處展開了白刃戰，刺刀碰撞聲、喊殺聲不絕於耳。一個連長手持大紅九盒子炮，擊斃了數名日軍士兵，在他的帶領下，118師士兵士氣大振，一次次將日軍趕出缺口。
在城南陣地，山田支隊的進攻同樣十分猛烈。119 師師長陳子弦命令部隊採取 “層層防禦，逐次抵抗” 的戰術，利用陣地工事，不斷消耗日軍的有生力量。日軍一次次衝鋒，都被 119 師將士擊退。
在一處高地，119 師某連狙擊手何立川潛伏在隱蔽處，手持帶6被蔡司瞄準鏡的毛瑟 98K 狙擊步槍，瞄準日軍的指揮官和機槍手。他憑藉精湛的槍法，先後擊斃了 5 名日軍軍官和 3 名機槍手，有效遏制了日軍的進攻勢頭。
何立川的狙擊行動引起了日軍的注意，日軍派出狙擊手對其進行搜尋，但何立川憑藉豐富的經驗，多次巧妙地避開了日軍的搜尋，繼續在戰場上發揮著 “隱形殺手” 的作用。
隨後，日軍加大了進攻力度，不僅投入了更多的兵力和裝備，還增加了飛機轟炸的頻次。
上午 8 時許，20 餘架日軍戰機飛抵宣城上空，對 67 軍的陣地進行了長達一個小時的轟炸。轟炸過後，日軍地面部隊發起了全線進攻。
在城西陣地，天谷支隊向 119 師的防禦陣地發起了猛攻。119 師109團頑強抵抗，團長命令部隊利用沅式 70 步兵炮和 82mm 迫擊炮，對日軍進行近距離打擊。