12月9日，日軍進抵南京城下，并用飛機向城中投撒日“華中方面軍”司令官松井石根緻中國守軍的最後通牒，進行勸降。南京衛戍司令唐生智對松井的最後通牒不予理睬，并于當日下達了“衛參作字第36号”命令作爲回答。内容爲：“本軍目下占領複廓陣地爲固守南京之最後戰鬥，各部隊應以與陣地共存亡之決心盡力固守，決不許輕棄寸土、搖動全軍，若有不遵命令擅自後移，定遵委座命令，按連坐法從嚴辦理。（2）各軍所得船隻，一律繳交運輸司令部保管，不準私自扣留，着派第78軍軍長宋希濂負責指揮。沿江憲、警嚴禁部隊散兵私自乘船渡江，違者即行拘捕嚴辦。倘敢抗拒，以武力制止。”企圖以“破釜沉舟”的精神背水死戰。
12月10日，日軍發起總攻。日軍見中國軍隊拒絕投降，遂向雨花台、通濟門、光華門、紫金山第3峰等陣地發起全面進攻，戰況較9日更爲激烈。特别是城東南方面，因複廓陣地已基本喪失，日軍直接進攻城垣，所以形勢尤爲嚴峻。衛戍司令部急令第83軍的第156師增援光華門、通濟門城垣的守備，并于城内各要點趕築準備巷戰的預備工事，同時将第66軍由大水關、燕子矶調入城内，部署于中山門及玄武門内構築工事，準備巷戰；另以剛剛由鎮江撤入南京城内的第103師及第112師由教導總隊總隊長桂永清指揮，負責中山門附近城垣及紫金山陣地的守備。當夜，第156師選派小分隊墜城而下，将潛伏城門洞中的少數日軍全部殲滅。
雨花台方面，日軍第6師團和第114師團個主力，調集步、炮、坦克及航空兵協同攻擊，将第88師右翼第一線陣地全部摧毀，戰況尤爲慘烈，第88師損失慘重，殘部退守第二線陣地。
12月11日，日軍第16師團猛攻紫金山南北的中國軍隊陣地。紫金山及其以南地區，教導總隊堅決抗擊。激戰終日，日軍毫無進展，惟其右翼部隊攻占了第2軍團防守的楊坊山、銀孔山陣地，進至堯化門附近。日“上海派遣軍”爲使其第16師團進攻容易及适時切斷守軍的東退道路，又從正在鎮江等船渡江的第13師團中調山田支隊（第13師團兵步第103旅團長山田指揮的步兵3個大隊、山炮兵1個大隊），從第16師團右翼加入戰鬥，向烏龍山、幕府山炮台進攻。日軍第10軍的第114師團及第6師團主力繼續攻擊雨花台。第88師的第二線陣地又被摧毀，守軍被迫據守核心陣地。日軍第114師團右翼部隊開始攻擊中華門，城門被炮火擊毀。少數日軍一度突入城内，但被第88師據守城垣的部隊殲滅。日軍第6師團左翼部隊之一部沿長江東岸北進，在上新河擊退憲兵教導2團的1個營，占領了水西門外的棉花堤陣地。
南京保衛戰期間，老蔣所在的武漢大本營對南京的戰況也極爲關注，每日均有詢問及指示的電報，當老蔣發現撤至南京部隊的戰鬥力及士氣已遠不如淞滬作戰，南京外圍主陣地帶僅防守兩三天即告失守，而複廓陣地立足未穩即在主要方向上又被敵突破、迫逼城垣時深感形勢嚴峻；當得蕪湖失守，日軍第18師團主力正準備渡江北上之時，更感局勢危急。
爲避免南京守軍被敵圍殲，老蔣于11日中午考慮令南京守軍撤退，遂令時在江北的顧祝同以電話轉告南京衛戍司令唐生智。顧要唐當晚渡江北上，令守軍相機突圍。唐生智由于自己曾力主固守，現在若突然先行撤走，怕今後責任難負，因而要求必須先向守軍将領傳達清楚最高統帥的意圖後方能撤離。當晚，老蔣緻電唐生智：“如情勢不能久持時，可相機撤退，以圖整理而期反攻。”接到了老蔣的這份電報，唐生智這才安心。當夜與羅卓英、劉興兩副司令長官及周參謀長研究後，決定于14日夜開始撤退。遂于12日淩晨2時許召集參謀人員制訂撤退計劃及命令。
12日，天剛亮，日軍第6師團和第114師團再次調集主力部隊，對雨花台陣地發動了猛烈的進攻。
日軍集中了上百門各型火炮，猛轟我雨花台陣地，炮彈如同冰雹一般不斷的砸在我軍陣地上。天空之中，日軍戰機呼嘯而過，肆無忌憚的将一串串炸彈丢到了我軍陣地上，鬼子的飛機不時的俯沖而下，用機槍不斷的掃射着我軍陣地。
“轟~！轟~！”劇烈的爆炸聲連續不斷，整個雨花台陣地瞬間被炮火所籠罩，陷入了一片火海之中。陣地上的防禦工事被摧毀殆盡，守軍更是死傷慘重。
經過長時間的狂轟爛炸之後，隆隆的炮聲終于逐漸停止了下來。鬼子的陣地上，大批的鬼子兵嚴陣以待，已經做好了進攻的準備。
一名鬼子大佐一把抽出了腰間的指揮刀，向前一指，大聲嘶吼道：“帝國的勇士們，爲大日本帝國建功立業的機會到了，攻占南京城就在今朝，殺給給~！”
随着那名鬼子大佐一聲令下，幾十輛坦克和裝甲車率先開動起來，晃動着笨重的身軀，向着我軍陣地沖了過去。
後面成百上千的小鬼子，端着明晃晃的刺刀，哇哇亂叫着，跟着一起向着我軍陣地沖殺而去。
88師第262旅陣地上，旅長朱赤将軍拎着手槍從防炮洞裏跑了出來，此時的朱赤将軍身上沾滿了泥土，臉上更是被硝煙熏得黝黑，表情十分的狼狽。
然而朱赤将軍雙眼一片通紅，臉上帶着一絲決然之色，舉起手槍大聲喊道：“弟兄們！立刻恢複陣地，将小鬼子給老子打下去。”
在朱赤将軍的命令下，弟兄們紛紛從防炮工事裏鑽了出來，握着手中的鋼槍跑上了陣地，準備與日寇決一死戰。
然而很多弟兄再也沒能從防炮工事裏活着走出來，更有一些士兵，見身邊的戰友死傷慘重，已經被吓破了膽子，轉身向着南京城方向逃去，企圖離開這個人間煉獄般的戰場。