1937年7月11日，黎明的曙光并未给广州带来希望，日军的铁蹄逼近广州城区。
第六师团与第十四师团在石榴岗汇合后，兵分三路，向广州市区发起总攻。东路日军沿广九铁路推进，西路日军沿珠江两岸进攻，中路日军则直插广州城中心，三路大军如三把利刃，狠狠刺向这座华南重镇。
余汉谋将残余兵力集中在市区各主要街道，构筑防御工事。粤军士兵们依托房屋、城墙，与日军展开殊死搏斗。中山路一带，日军的坦克开路，碾过街道上的障碍物，机枪疯狂扫射。粤军士兵躲在店铺里，用步枪和手榴弹还击，有人甚至爬上屋顶，向日军坦克投掷手榴弹。但威力对坦克的破坏力有限，日军坦克依旧肆无忌惮地推进，将店铺的墙壁撞得粉碎。
“打！给我狠狠地打！”粤军第156师师长邓龙光指挥士兵们坚守在广州火车站，这里是日军中路进攻的必经之地。在国民征服军队序列中，粤军本就是杂牌地方军，而156师在粤军中又不是嫡系，只不过156师的战士们都是高州子弟出身，具有较强的地域特色和战斗力，所以战斗起来十分英勇，很多人拿着落后日军一个时代的武器，和鬼子进行搏杀，往往三五个战士才能换掉一个鬼子，战斗惨烈至极。
日军的炮火将火车站的站台炸得面目全非，候车大厅燃起熊熊大火。156师的士兵们在浓烟中穿梭，不断向日军射击。日军士兵一次次冲锋，都被粤军击退，火车站前的广场上，尸体堆积如山，血流成河。
然而，日军的兵力源源不断地补充上来，而粤军的伤亡却无法得到弥补。士兵们大多已经连续作战数日，疲惫不堪，有的士兵甚至在战斗间隙靠着墙角就睡着了，被枪声惊醒后，又立刻投入战斗。弹药也越来越少，很多士兵只剩下几发子弹，他们就用刺刀、石头，甚至拳头与日军搏斗。
上午十点，日军突破了火车站防线，邓龙光师长率残部向小北江方向撤退。此时，东路日军已占领天河，西路日军也突破了珠江西岸的防御，广州城的防线被彻底撕开。余汉谋在指挥部内，不断收到各阵地失守的消息，他的脸上布满了血丝，声音嘶哑得几乎说不出话来。
“总司令，日军已经逼近省府大楼，我们快撤吧！”参谋长徐景唐焦急地劝道。
余汉谋回头看了看徐景唐“庚陶兄，南京先生说援军什么时候到了吗？”
徐景唐无奈摇头“南京方面已经知道了情况，只是还没有下达支援的命令，只有电报说，务望兄在此期间，从速构筑预定之国防工事，星夜赶筑，守土应具决死之决心与积极准备之精神相对应。还说如不能和平解决，中正已决心运用全力，宁为玉碎，不为瓦全，以保全我国家与个人之人格，胜败全在兄与中央共同一致。”
“全是废话！援兵！我要援兵！”余汉谋忍不住骂道
余汉谋摇了摇头，又看向徐景唐“庚陶兄，去年兵变，众将拥我上位，当时我内心惴惴不安，你本是李济深长官的得力部下，结果却愿意出来帮我一把，我心中感念非常。如今我是粤军司令，守护广东是我的职责，我不能弃城而逃！”他拿起一支步枪，就要冲出去，却被部下们死死拉住。
“总司令，留得青山在，不怕没柴烧！您要是出事了，粤军就彻底垮了！”徐景唐高声说道，“我们可以撤退到粤北，整兵再战，为广州复仇！”
余汉谋沉默了，他看着窗外火光冲天的城市，听着此起彼伏的枪声和爆炸声，眼中流下两行热泪。他知道，大家说得对，继续留在广州，只能是白白牺牲，唯有保存实力，才能为日后的反攻保留希望。
“司令！广西李主任有电报发来！”粤军副司令香翰屏急切的走了进来“请我们往肇庆，云浮一带暂退，桂军将派出军队，在梧州接应我们，共同御敌！”
“德公高义啊！”余汉谋听到这个消息，不觉得有些惭愧，去年他极力反对两广兵变，并且一力阻止了这场闹剧，当时他作为新任的粤系大哥，和桂系闹得非常不愉快。
所以余汉谋以为桂系会做壁上观，看自己的力量被消耗，没想到的是李宗仁居然不计前嫌，派兵相助，这不由得让余汉谋老脸发红。
“命令！全军向粤西撤退，沿途设置阻击阵地，迟滞日军追击！以粤西雷州半岛等地构筑防线，和桂系联合布防！”余汉谋咬着牙下达了撤退命令，这道命令，沉重得让他几乎支撑不住。
撤退的命令下达后，粤军残部开始向城外转移。但日军早已切断了部分撤退路线，许多士兵在撤退途中遭到日军的伏击，伤亡惨重。在广州西郊的金沙洲，粤军一支后卫部队为了掩护主力撤退，与日军展开激战。他们占据有利地形，顽强抵抗，打退了日军的多次进攻。日军调集飞机和重炮，对金沙洲进行猛烈轰炸，后卫部队的士兵们全部壮烈牺牲，没有一个人退缩。
7月13日傍晚，日军第六师团师团长稻叶四郎率领部队进入广州城。曾经繁华的街道，如今一片狼藉，房屋倒塌，断壁残垣随处可见，空气中弥漫着硝烟和血腥味。日军士兵们在街道上肆意妄为，烧杀抢掠，无恶不作。百姓们的哭声、惨叫声不绝于耳，广州城沦为了人间地狱。
香月清司随后进入广州，在省府大楼前举行了占领仪式。他站在大楼的台阶上，看着旗下的士兵们，脸上露出了得意的笑容“广州已破，华南已定！帝国的太阳，将永远照耀在这里！”
日军士兵们欢呼雀跃，举起步枪高呼万岁，他们的身影在夕阳下拉得很长，显得格外狰狞。
粤军在司令余汉谋的率领下撤往粤西，本有十个师又两个独立旅，约十万余人的粤系部队，在这场一周左右的战斗中，伤亡惨重，151师，156师和152师伤亡大半，又有许多溃散部队。
等到余汉谋撤退到肇庆的时候，收拢部队之后，只剩下八万人左右。
而相比较之下，日军两个师团加起来的伤亡不足两千人，伤亡比例1比10.