Trận Nam Kinh
Trận chiến cuối cùng

Vào 1 giờ chiều ngày 10 tháng 12, tướng Matsui ra lệnh cho tất cả đơn vị mở cuộc tấn công tổng lực vào Nam Kinh. Ngày hôm đó, Binh đoàn Viễn chinh Thượng Hải đột kích vào Lữ đoàn huấn luyện siêu tinh nhuệ của Trung Quốc trên dãy Tử Kim Sơn, nơi bao quát cả chân trời ở phía đông bắc Nam Kinh. Khi trèo lên những sườn núi, lính của Binh đoàn viễn chinh phải vất vả giành quyền kiểm soát từng doanh trại một của Trung Quốc trong các cuộc đột kích đẫm máu của bộ binh. Tiến dọc theo sườn nam của Tử Kim Sơn cũng không mấy dễ dàng hơn vì tướng Matsui đã cấm quân mình sử dụng pháo ở đó. Ông có niềm tin sâu sắc rằng dù có chuyện gì xảy ra cũng không nên gây thiệt hại đối với hai di tích lịch sử nổi tiếng là lăng Tôn Trung Sơn và lăng Minh Hiếu.
Cũng ở phía đông Nam Kinh nhưng xa hơn về phía nam, các đơn vị khác của Binh đoàn viễn chinh Thượng Hải phải đối mặt với nhiệm vụ khó khăn là lội qua con hào lớn giữa họ và 3 cổng thành: Cổng Trung Sơn, Cổng Quảng Hoa và Cổng Đồng Tế. Dù vậy, tốc độ tiến công sớm hơn kế hoạch của quân Nhật có lợi cho họ khi mà các đơn vị chủ chốt về phía Trung Quốc dự kiến triển khai tại đây vẫn chưa vào vị trí. Tối hôm đó, công binh và pháo binh Nhật tiếp sát gần Cổng Quảng Hoa và cố gắng đục một lỗ thủng trên bức tường. Một tiểu đoàn của quân Nhật đã phát động cuộc tấn công táo bạo qua chỗ bị chọc thủng và cắm cờ lên một đoạn của cổng. Tuy nhiên, họ ngay lập tức bị cầm chân bởi một loạt những cuộc phản công quyết liệt từ phía Trung Quốc. Quân Trung Quốc tăng cường quân tiếp viện, bao gồm cả xe tăng, đồng thời trút cả lựu đạn và thậm chí là gỗ cháy tẩm xăng lên tiểu đoàn Nhật Bản. Tiểu đoàn chỉ có thể được giải nguy khi những đội pháo binh tập trung từ phần còn lại của sư đoàn xả pháo kịp thời. Họ đã thành công trong việc giữ vị trí đến khi trận chiến kết thúc mặc dù mất đi 80 người trong tổng số 88 người.
Cùng thời điểm đó, Quân đoàn 10 từ phía Nhật đang tấn công Vũ Hoa Đài, vùng cao nguyên hiểm trở tọa lạc ngay trước Cổng Trung Hoa ở phía nam Nam Kinh. Quân đoàn 10 tiến triển rất chậm và thương vong nặng nề vì Vũ Hoa Đài được xây dựng như một pháo đài với các lô cốt và rãnh liên kết với nhau do ba sư đoàn Trung Quốc trấn giữ, bao gồm cả sư đoàn 88 do Đức huấn luyện. Quân Trung Quốc có ý định phản công và một số đơn vị Nhật Bản buộc phải dành nhiều thời gian để phòng ngự hơn là tấn công. Hầu hết binh lính mà Sư đoàn 88 triển khai đến Vũ Hoa Đài đều thiệt mạng khi chiến đấu, bao gồm 3 trong số 4 trung đoàn trưởng và 2 chỉ huy lữ đoàn. Dù vậy, quân Nhật cũng phải chịu 2.240 thương vong, trong đó có 566 người chết. Vũ Hoa Đài cuối cùng cũng bị xâm chiếm vào trưa ngày 12 tháng 12.
Phía sau Vũ Hoa Đài là nơi Sư đoàn 88 cho những tân binh chưa qua đào tạo bài bản đóng quân trên đỉnh Cổng Trung Hoa. Vào đêm hôm trước, quân Nhật cố gắng đột nhập vào bằng cách cử một "biệt đội cảm tử" mang theo chất nổ axit picric đến trước cổng này nhằm đục một lỗ trong đó. Tuy nhiên kế hoạch này đã thất bại vào sương mù buổi sáng và họ không thể tiếp cận được bức tường. Trưa ngày 12 tháng 12, một đội gồm 6 binh lính Nhật vượt qua con hào trên một chiếc thuyền nhỏ. Họ thành công trong việc trèo lên tường Cổng Trung Hoa bằng một chiếc thang tre không vững chãi và treo cờ Nhật Bản lên đó. Năm người trong số họ thiệt mạng vì hỏa lực nhưng người sống sót cuối cùng vẫn kịp tước đoạt một khẩu súng máy từ quân Trung Quốc và giữ vị trí một mình. Ngay sau đó, một đội quân Nhật Bản khác đã đốt lửa trước cổng để tạo ra một màn khói. Đến 5 giờ chiều, ngày càng nhiều quân Nhật vượt qua hào và tràn vào Cổng Trung Hoa. Họ xây những cây cầu tạm bợ, lung lay đến mức phải nhờ công binh dùng chính thân mình làm cầu cho họ đi lên. Cùng với sự trợ giúp từ hỏa lực của đơn vị pháo binh Nhật trên đỉnh Vũ Hoa Đài, từng phần của bức tường cuối cùng cũng vỡ vụn. Trong khi đó, ngay phía tây Cổng Trung Hoa, những binh lính khác thuộc Quân đoàn 10 đã đục một lỗ xuyên qua phòng tuyến xây trên vùng ngập nước ở phía nam Cổng Thủy Tịch. Họ đồng thời tiến hành một cuộc tấn công dữ dội vào cổng với sự hỗ trợ của đội xe tăng.
Khi trận chiến lên đến đỉnh điểm, Đường Sinh Trí phàn nàn với Tưởng rằng "thương vong bên phía chúng ta thường là rất nặng và chúng ta đang chiến đấu với xe bọc thép bằng xương bằng thịt". Sự thiếu hụt về trang bị của quân Trung Quốc được bù đắp bằng tinh thần chiến đấu không khoan nhượng của họ. Điều này một phần cũng là do mệnh lệnh nghiêm ngặt rằng không một ai hoặc bất kỳ đơn vị nào được lùi bước mà không có sự cho phép. Trong suốt trận chiến, khoảng 1.000 binh sĩ Trung Quốc bị bắn chết bởi chính đồng đội của họ vì có ý định rút lui. Tại Vũ Hoa Đài, binh lính Nhật Bản nhận thấy rằng nhiều lô cốt bị xích lại từ bên ngoài để ngăn những người trấn giữ chạy trốn.
Thế nhưng, quân Nhật vẫn chiếm thế thượng phong trước quân phòng thủ Trung Quốc đang bị dồn ép và bao vây. Vào ngày 12 tháng 12, Binh đoàn Viễn chinh Thượng Hải chiếm được đỉnh số 2 của Tử Kim Sơn. Từ vị trí thuận lợi này, họ pháo kích liên tục vào Cổng Trung Sơn khiến phần lớn bức tường mau chóng đỗ vỡ. Khi hoàng hôn buông xuống, lửa cháy ở Cổng Trung Sơn bùng lên dữ dội đến mức có thể nhìn thấy từ phía nam Cổng Trung Hoa, nơi mà Quân đoàn 10 chiếm đóng hoàn toàn vào đêm ngày 12 đến 13 tháng 12.