后立即投入于同年12月1日爆发之南京保卫战。担任南京周边湖熟镇、盪山镇、淳化镇等地的守备任务。然而兵力与训练皆不足的部队强行迎战日军后损失惨重，51师第305团副团长重伤，301团团长、副团长以下700余官兵阵亡。在兵力不足下第七十四军逐步退往南京城下之下关集结渡江。 12月13日，南京沦陷后，守军各自突围，因缺少渡江船只而引发大规模混乱，第七十四军因军长俞济时事前通过与同族、时任交通部长俞飞鹏的关系，提前预备下两艘小火轮，才得以渡过江北，第五十一师撤至浦口时仅余4,000人。稍事收容后该师调往开封整补