左右炮声停了下来，沉寂了约三十分钟，突然密集的炮火猛轰南部城墙，炸开了十几米宽的一个缺口。日军集中数十挺机枪对准缺口扫射，以掩护步兵进攻。守军官兵毫不畏惧，沉着应战，隐蔽在缺口两侧，当鬼子兵大约五六十人进到跟前正准备要向缺口冲锋时，四川汉子们大吼着如天神般跳出来，猛投手榴弹，将近身的鬼子兵们全部歼灭。担负这十几米缺口段守备的连队，接连打退日军三次冲锋，全连几乎没剩下一个完整的，由预备队替换下来。下午二时，鬼子再向东关东北角猛攻；五时，又猛攻东关门，均被守城部队击退。日军遗尸累累，守军亦伤亡惨重。当晚，战斗停止。

    日军在滕县碰上硬钉子，感觉有些出乎意料，当晚便调集精锐部队，配属几十辆装甲战车和大量炮兵，次日清晨六时，便集中炮兵火力，猛烈射击滕县城区，黑压压的二十余架飞机也疯狂投弹扫射，整个滕县硝烟弥漫，房倒屋塌，顿成一片火海。两个多小时的轰炸之后，日军开始向城东进攻，以十几辆坦克为先导，掩护步兵从东墙的缺口冲锋。东关守军冒着敌人的炮火，在近距离与敌展开殊死搏斗，伤亡惨重。另一部日军向被轰塌的东南角城墙进攻，驻守的川军一个连，用集束手榴弹炸毁敌战车两辆，在敌密集火力射击下，一百多号人也一个不剩。