Trận Nam Kinh
Giai đoạn trên đường đến Nam Kinh > Trung Quốc chuẩn bị phòng thủ

Vào ngày 20 tháng 11, quân đội Trung Quốc và các đội lao động từng nhập ngũ bắt đầu khẩn trương củng cố hệ thống phòng thủ của Nam Kinh cả bên trong và bên ngoài thành phố. Bản thân Nam Kinh được bao bọc bởi những bức tường đá sừng sững kéo dài gần 50 km (31 dặm) xung quanh thành phố. Các bức tường đã xây dựng hàng trăm năm trước từ thời nhà Minh, mỗi bức cao tới 20 m (65 feet), dày 9 m (30 feet) và được trang bị các ụ súng máy. Đến ngày 6 tháng 12, tất cả các cổng vào thành phố đều đóng lại và sau đó được rào bằng một lớp bao cát và bê tông dày 6 m (20 feet).
Bên ngoài những bức tường là một loạt các phòng tuyến hình bán nguyệt xây dựng trên đường tiến công của quân Nhật. Đáng chú ý nhất là vòng ngoài cùng cách thành phố 16 km (10 dặm) và vòng trong cùng nằm ngay bên ngoài thành phố tên là Phú Khoác (một loại phòng tuyến đa điểm). Phòng tuyến Phú Khoác là một mạng lưới rộng lớn gồm rãnh, hào, hàng rào kẽm gai, bãi mìn, ụ súng và lô cốt. Nó là tuyến phòng thủ cuối cùng bên ngoài bức tường thành Nam Kinh. Ngoài ra còn có hai điểm đất cao quan trọng trên phòng tuyến Phú Khoác, bao gồm đỉnh Tử Kim Sơn ở phía đông bắc và cao nguyên Vũ Hoa Đài ở phía nam. Cả hai nơi đều xây dựng công sự cực kỳ dày đặc. Để ngăn không cho quân xâm lược Nhật tràn vào bất kỳ nơi trú ẩn hay kho tiếp tế nào trong khu vực, Đường đã thông qua một chiến lược tiêu thổ kháng chiến vào ngày 7 tháng 12. Ông ra lệnh đốt hết tất cả các nhà cửa và công trình trên đường tiến công của quân Nhật trong vòng 1–2 km (1,2 dặm) của thành phố, cũng như tất cả căn nhà và công trình gần đường lộ trong vòng 16 km (10 dặm).
Lực lượng Đồn trú Nam Kinh về lý thuyết là một đội quân đáng gờm gồm 13 sư đoàn, bao gồm 3 sư đoàn tinh nhuệ do Đức huấn luyện cùng với Lữ đoàn huấn luyện siêu tinh nhuệ. Nhưng trên thực tế, hầu hết những đơn vị đổ về chiến đấu ở Nam Kinh đều đã bị tấn công dữ dội từ trận Thượng Hải. Khi đến Nam Kinh, họ đều kiệt quệ về thể chất, trang bị kém và tổng sức mạnh quân đội bị cạn kiệt. Để bổ sung thêm vào đơn vị này, 16.000 thanh niên lẫn thiếu niên từ Nam Kinh và các thôn làng xung quanh nhanh chóng bị ép nhập ngũ với tư cách là tân binh. Quân đoàn 2 cũng nhập thêm 14.000 tân binh từ Hán Khẩu để bổ sung vào hàng ngũ. Tuy nhiên, do sự tiến công nhanh chóng bất ngờ của quân Nhật, hầu hết lính nghĩa vụ tân binh đều chỉ mới được huấn luyện sơ sài về cách bắn súng trên đường đi hoặc khi đã ra tiền tuyến. Không có tồn tại bất kỳ thống kê chính xác nào về số lượng binh lính mà Lực lượng Đồn trú Nam Kinh tập hợp được vào thời điểm trận chiến xảy ra. Tuy nhiên, theo những nguồn ước tính hàng đầu thì số lượng có thể dao động từ 73.790 đến 81.500 (theo David Askew), hoặc 100.000 (theo Hata Ikuhiko), hoặc khoảng 150.000 (theo Kasahara Tokushi).
Trong thời kỳ này, Không lực Hải quân Đế quốc Nhật Bản thường xuyên tiến hành các cuộc không kích vào Nam Kinh. Tính tổng cộng thì có 50 cuộc không kích theo ghi chép của Hải quân. Không lực Hải quân Đế quốc tấn công Nam Kinh lần đầu vào ngày 15 tháng 8. Vào ngày 19 tháng 9, lực lượng này chiếm được ưu thế trên không đối với thành phố và bắt đầu oanh tạc cả ngày lẫn đêm mà không gặp sự phản kháng nào. Họ đánh phá cả mục tiêu quân sự và dân sự. Trước mưa bom bão đạn của không quân và sự tiến công không ngừng của lục quân Nhật Bản, phần lớn người dân Nam Kinh đều vội vã rời bỏ thành phố. Tính đến đầu tháng 12, dân số Nam Kinh giảm từ tổng số trước đây là 1 triệu người xuống còn 500.000 người. Con số này còn bao gồm cả những người tị nạn từ các thôn làng bị thiêu rụi bởi chính sách tiêu thổ kháng chiến của chính phủ. Hầu hết những người kẹt lại ở thành phố đều rất nghèo và không có nơi nào để đi. Cư dân ngoại quốc ở Nam Kinh cũng liên tục yêu cầu muốn rời khỏi thành phố đang ngày càng chìm trong hỗn loạn của các cuộc oanh kích, hỏa hoạn, tội phạm cướp bóc và mất điện. Tuy nhiên, cũng có một số ít người nước ngoài đủ dũng cảm để ở lại thành phố tìm cách giúp đỡ thường dân Trung Quốc không thể rời đi. Một trong số đó có công dân Đức John Rabe, ông thành lập Khu an toàn Nam Kinh ở trung tâm thành phố. Khu an toàn này là một khu phi quân sự tự xưng nhằm tập hợp người dân tị nạn, với hi vọng tách họ khỏi những cuộc giao tranh. Chính phủ Trung Quốc công nhận khu vực này vào ngày 8 tháng 12, Đường Sinh Trí yêu cầu tất cả thường dân phải sơ tán đến đó.
Trong số những người Trung Quốc tìm cách rút khỏi Nam Kinh có Tưởng Giới Thạch và phu nhân là Tống Mỹ Linh. Họ đã bay khỏi Nam Kinh trên một chiếc máy bay trước rạng sáng ngày 7 tháng 12. Thị trưởng Nam Kinh và hầu như cả chính quyền thành phố đều rời đi trong cùng ngày, phó thác việc quản lý thành phố cho Lực lượng Đồn trú Nam Kinh.