日晨，日军在飞机、军舰和坦克掩护下，向东南城角和南门附近重点进攻。国军东北军第九旅何柱国部奋起抵抗，打退敌人多次进攻。至下午2时，日军发起总攻，火力更勐烈，城内多处起火，破坏城上各防御工事。
结果.1月3日，国军东北军主力营长安德馨及第二连连长刘窦宸、第三连连长关景泉、第四连连长王宏元、第五连连长谢镇藩等，冒死迎战，英勇牺牲，其余官兵也伤亡殆尽。团长石世安曾多次组织反击，均未奏效，乃于下午3时率余部由西水门向石河西岸之线撤退。日军佔领山海关，阵亡400余人。1月4日，日军又攻佔五里