תותחי החוף של סינגפור, שכללו סוללה בת שלושה תותחים בקוטר 15 אינץ' (381 מ"מ) וסוללה נוספת בת שני תותחים בעלי קליבר זהה, נטענו בעיקר בפגזים חודרי-שריון ובמעט פגזים נפיצים. פגזים חודרי שריון נועדו לבקע את לוחות השריון שהגנו על ספינות מלחמה, ולכן לא היו יעילים לעצירת כוחות רגלים, ואילו המחסור בפגזים נפיצים נבע מהנחתם של הבריטים כי צבא פולש לא יגיע מצפון, אלא בדרך הים.
תחת פיקודו של גנרל ימאשיטה נמצאו כ-30,000 חיילים, בשלוש דיוויזיות: דיוויזיית המשמר הקיסרי, בפיקודו של לוטננט-ג'נרל טאקומה נישימורה, אשר כללה חטיבת שריון קל, הדיוויזיה החמישית, בפיקודו של לוטננט-ג'נרל טקורו מטסוי והדיוויזיה ה-18, בפיקודו של רנייה מוטגוצ'י.
הנחיתה היפנית.
פיצוץ הגשר המחבר בין סינגפור למלאיה גרם לעיכוב של שבוע בפלישה היפנית. ב-8 בפברואר 1942, בשעה 22:30, החלה הפלישה, כאשר חיילים מהדיוויזיות החמישית וה-18 החלו חוצים את מצר ג'והור לכיוון סינגפור על גבי כלי שיט. היפנים התקדמו לכיוון חוף סארימבון, אשר ההגנה עליו הופקדה בידי החטיבה ה-22 האוסטרלית.
על אף ההגנה העיקשת מצד האוסטרלים, הפשיטה היפנית לא נעצרה. בצפון מערב האי, ניצלו היפנים פרצות בהגנה הדלילה, כגון נהרות ונחלים, ועלו לחוף. עד השעה 01:00, נסוגו החטיבות ה-22 וה-44, ועד הבוקר, הנחיתו היפנים כ-13,000 חיילים בצפון מערב האי.
המלחמה באוויר.
את החיפוי האווירי לכוחות הקרקע של בעלות הברית סיפקה טייסת 232 של חיל האוויר הבריטי. ב-3 בינואר 1942, נשלחו לסינגפור 51 מטוסי קרב מדגם הוריקן, ואיתם 24 טייסים, שהיוו את גרעין הטייסת. הטייסת החלה לפעול ב-20 בינואר משדה התעופה בקָלאנג, שכן היה זה שדה התעופה היחיד שלא היה בטווח הארטילריה היפנית.
מול טייסת 232 ניצבו מטוסי A6M זירו יפניים, אשר עלו על המטוסים הבריטים במספר ולעיתים אף בביצועי טייסיהם.
בתאריכים 27-30 בינואר 1942, הגיעו עוד 48 מטוסי הוריקן עם נושאת המטוסים "אה"מ אינדומיטבל" (Indomitable), ועברו לבסיסים יבשתיים בסומטרה. הגעתם הבלתי-מאורגנת של המטוסים, בשילוב עם מערכות התרעה מוגבלות, אפשרו לטייסים היפניים להשמיד חלק גדול מהמטוסים בעודם על הקרקע בסינגפור ובסומטרה.
בבוקר הפלישה היפנית, ב-8 בפברואר, התקיימו מספר קרבות אוויר מעל מערב האי. עשרת מטוסי ההוריקן האחרונים הוזנקו מבסיסם שבקלאנג, והתייצבו מול מבנה יפני בן 84 מטוסים, שעליו הוטל לחפות על ההחפה. הלחימה נמשכה במהלך כל היום, ובסופו, לאחר שהתברר כי הטייסת איבדה כל יכולת התקפית, וכי שדה התעופה בקלאנג כבר לא שמיש בשל הפצצות, הורה פרסיבל למטוסים הנותרים לנחות בסומטרה. לאחר קרב זה, שלטה יפן לחלוטין בשמי סינגפור.
בערב ה-10 בפברואר, הורה פילדמרשל ארצ'יבלד וייוול, מפקד הכוחות הבריטים בדרום-מזרח אסיה, על העברת כל צוותי האוויר של בעלות הברית לאיי הודו המזרחית.
היום השני.
ב-9 בפברואר החלו היפנים לנחות בדרום מערב סינגפור, שם נתקלו בחטיבה ה-44 ההודית. כוחות בעלות הברית נסוגו והקימו קו הגנה חדש שנקרא "קו ג'וֹרוּנג", מזרחית לעמדות המקוריות שלהם.
החטיבה ה-27 האוסטרלית, אשר הגנה על רצועת החוף שממערב לגשר לג'והור, נתקלה לראשונה ביפנים כאשר כוחות המשמר הקיסרי הגיעו לחוף בשעה 22:00. החפה זו נתקלה בהגנה נחושה מצד האוסטרלים והיפנים ספגו אבדות רבות מאש מרגמות ומכונות ירייה. אולם, בסופו של דבר הצליחו היפנים להקים ראש גשר שהצליח לעמוד בפני ההגנה האוסטרלית.
ההתקפה היפנית פגעה בקווי התקשורת של בעלות הברית, והחטיבה ה-27 איבדה קשר עם החטיבה ה-22. מחשש פן תכותר, ועל אף ההצלחה היחסית שלה, הורה מפקד החטיבה ה-27 על נסיגה, ובכך הותיר את רצועת החוף הצפונית שמצפון לגשר בידי היפנים.
הפריצה היפנית.
תפיסת החופים הצפוניים איפשרה ליפנים להעלות לחוף כוחות שריון, אשר עם עלייתם התחילו בהתקדמות דרומה, לכיוון מרכז סינגפור. הטנקים איפשרו לימאשיטה לאגף את החטיבה ה-22 בקו ג'ורונג, ולעקוף את הדיוויזיה ה-11 ההודית, שהוצבה במערב האי. אולם, היפנים לא ניצלו את ההזדמנות להיכנס לעיר עצמה.
ב-10 בפברואר, שלח ראש ממשלת אנגליה, וינסטון צ'רצ'יל, מברק לויוול בו מסר לו כי גורל האימפריה הבריטית כולה נתון בידיו, וכי חובה על כל החיילים והקצינים להילחם עד הסוף המר ובכל מחיר. הכניעה נאסרה לגמרי על כוחות בעלות הברית בסינגפור.
האספקה היפנית החלה להצטמצם, וימאשיטה ידע כי אם תתארך הלחימה בסינגפור הוא עשוי להפסיד. על כן, ב-11 בפברואר, הגיש ימאשיטה לפרסיבל דרישה לכניעת כוחות בעלות הברית. בשלב זה, מצבת הלוחמים של החטיבה ה-22, אשר נשאה ברוב נטל הגנת האי, הצטמצמה לכדי מספר מאות אנשים. יום לאחר מכן, כבשו היפנים את אזור בוקיט תימה (Bukit Timah), שם נמצאו מחסני תחמושת ודלק של בעלות הברית, וחשוב מכך, מאגרי המים העיקריים של סינגפור. הכוחות נסוגו לדרום מזרח האי, שם הקימו קו הגנה חדש, ואליהם הצטרפו החטיבה ה-44 והחטיבה המלאית הראשונה. ב-13 בפברואר לא נרשמה התקדמות יפנית, שכן הם נעצרו על קו הגנה זה, ורותקו בעיקר על ידי רגימנט מלאי בפאסיר פאנג'אב (Pasir Panjang).
באותו יום, בעקבות אובדן מקורות המים ושטחים נרחבים ליפנים, החל פרסיבל לקבל הצעות מקציני מפקדתו להיכנע. אולם, פרסיבל סירב להצעות אלה, אך בד בבד, פנה לממונים עליו בבקשה דומה. הוא קיבל מברק מוויוול בג'אווה, בו נאמר לו כי עליו להמשיך את הלחימה כל עוד הוא מסוגל להסב לאויב נזק. כאשר יראה כי אפסו כוחותיו, אישר לו ויוול להיכנע.
עוד באותו היום, הוצא להורג קפטן פטריק הינאן, אשר שירת כקצין קישור עם הצבא ההודי. הוא נאשם בכך שבאמצעות מכשיר קשר סייע ליפנים ליירט מטרות ולהפציץ שדות תעופה בצפון מלאיה. הוא נעצר ב-10 בדצמבר ונשפט במשפט צבאי בינואר. הוא הוצא להורג ב-13 בפברואר בחוף הדרומי של סינגפור, וגופתו הושלכה לים.
ביום המחרת, המשיכו בעלות הברית להילחם. האוכלוסייה האזרחית של האי התרכזה באזור שנמצא עדיין בשליטת בעלות הברית, אך ההפגזות הארטילריות והפצצות מהאוויר התחזקו והביאו לאבדות רבות.
הטבח בבית החולים אלכסנדרה.
ב-14 בפברואר בשעה 13:00, התקרבו חיילים יפנים לבית החולים אלכסנדרה. קצין בריטי, אשר יצא לקראת הכוחות המתקדמים עם דגל לבן, נדקר באמצעות כידון רובה ומת במקום. עם הכנסם לבית החולים, הרגו היפנים מספר חולים, חלקם במהלך ניתוח, ואיתם גם רופאים ואנשי צוות. ביום שלאחר מכן, כ-200 גברים - חולים ואנשי צוות - נדרשו לצעוד לאזור תעשייתי סמוך לבית החולים. כל אדם שנפל בדרך נדקר למוות. באזור התעשייתי הוכנסו כל האסירים לתאים קטנים ונכלאו למשך הלילה, אשר במהלכו מתו אחדים כתוצאה מהתנאים בהם נכלאו. בבוקר המחרת, נדקרו למוות כל שאר האסירים, מהם ניצלו חמישה בלבד.
נפילת סינגפור.
בבוקר ה-15 בפברואר, פרצו היפנים את קו ההגנה האחרון של בעלות הברית. המזון, המים והתחמושת בעיר כמעט ואזלו, תחמושת תותחי הנ"מ אזלה, ויותר לא ניתן היה להדוף את התקפות האוויר של היפנים, שגרמו לאבדות רבות. בנוסף, עריקה בקרב החיילים הגבירה את חוסר הסדר בעיר.
בשעה 09:30 כינס פרסיבל את קציניו, ונועד עמם לגבי האפשרויות הקיימות. האפשרות הראשונה הייתה לצאת למתקפת-נגד, ולנסות ולכבוש את אזור בוקיט תימה, על מצבורי המזון והתחמושת שלו, ובתוך כך להרחיק את הארטילריה היפנית שהתמקמה בגבעות שבאזור. האפשרות השנייה הייתה להיכנע. כל הנוכחים בדיון הסכימו כי התקפת-נגד אינה אפשרית, ועל כן בחר פרסיבל להיכנע.
משלחת - מורכבת מקצין מטה, ממזכיר המושבה ומתורגמן - יצאה למפקדה היפנית, ברכב שנשא את דגל הממלכה המאוחדת ודגל לבן. המשלחת חזרה למפקדת בעלות הברית ומסרה לפרסיבל כי היפנים דורשים כי הוא עצמו יצא בליווי קציני מטה למפעל פורד שבבוקיט תימה, שם ימסור לו ימאשיטה את תנאי הכניעה.
תנאי הכניעה היו:
מוקדם יותר באותו היום, הורה פרסיבל כי עד השעה 16:00 יש להשמיד את כל המסמכים והציוד הטכני המסווג, ואת התותחים הגדולים. ימאשיטה ערב לפרסיבל כי לא יאונה כל רע לנתינים הבריטים בסינגפור.
תוצאות הקרב.
בעקבות כניעת בעלות הברית החלה תקופה של כיבוש יפני בסינגפור, ושם העיר שונה לשונאן-טו ("Shōnan-tō" 昭南島), שפירושו "אי הזוהר הדרומי". היפנים פתחו מיד בצעדים כנגד האוכלוסייה הסינית במקום, וזאת בשל חשדנותם בתמיכה בסין, שנמצאה במצב מלחמה עם יפן באותו זמן. רבים מאזרחי סינגפור ממוצא סיני הוצאו להורג בטבח סוק צ'ינג. היפנים לא חסו על קבוצות אתניות אחרות, כגון מלאים והודים, והוציאו להורג אזרחים רבים. האזרחים הנותרים סבלו רבות תחת המשטר היפני, שהחזיק מעמד במשך שלוש שנים וחצי.
רבים מהחיילים הבריטים והאוסטרלים שנפלו בשבי נותרו בסינגפור והושמו בכלא "צ'אנג", בו מתו רבים מהם. אלפים אחרים נשלחו על סיפון ספינות כלא לחלקים אחרים של אסיה, על מנת שישמשו כפועלי כפייה באתרים כגון מסילת הרכבת תאילנד-בורמה. רבים מהם מתו במהלך המסע ובמהלך העבודות.
היפנים גייסו בהצלחה חיילים הודים שבויים רבים. מתוך 40,000 שבויים הודים בסינגפור בפברואר 1942, 30,000 התגייסו לצבא ההודי הלאומי הפרו-יפני, אשר נלחם בבעלות הברית במערכה על בורמה כחלק ממדינת אזאד הינד. עם זאת, הודים רבים סירבו להתגייס והפכו לשבויי מלחמה. רבים מהם הפכו לעובדי כפייה וסבלו תחת השלטון היפני. מאלה, שרדו כ-6,000 הודים, אשר שוחררו לבסוף בידי כוחות אמריקאיים ואוסטרליים.