随着空军以惨重损失拖延莜冢义男大军和安岗机械化部队迅速西进，两路日军在不知不觉在时间和空间上都被岔开；而日军航空部队主力则被纠缠在天津跟这两路日军上空。不久之后天色终于暗淡下来，随着双方机群各自回巢，冀北各地的**顿时行动起来奔向各自的战场。
知道关麟征的先头部队已进入自己的后方后，张自忠立即下令除刘汝明的2个师主力沿南运河和海河展开防御防止日军渡河逃跑、骑9师北上暂归于学忠指挥外，其余7个师都投入全部预备队发起全线猛攻；在白天为躲避空袭而隐藏起来的各种火炮急速射后持续射击的火力掩护下，剩下的5、6万西北军除监视海光寺的2个团外全部投入天津城区的争夺中去。因为中日两军距离近到咫尺之间，天一黑双方顿时用各种爆炸物开始对掷、将崎岖不平的整条战线炸成一片火海，房屋和工事不断倒塌起火，双方将士大批大批的倒下；随即双方后续部队又猛冲上前，在狭小的区域内再次展开激烈的搏杀。
8时30分，关麟征和张耀明率领52军第2、第25师从海光寺以东和以北原西北军进攻发起线开始炮击，60、82、120迫击炮以雨点般射速覆盖整个海光寺地区。10分钟后就在炮击停止的一瞬间，数百名中央军官兵从各个方向跃出断壁残骸扑向海光寺兵营，但被炸的昏昏沉沉的日军机枪手们还是陆陆续续的开始射击，不断将扑进的**突击队击倒；但52军刚刚部署到位的德制37战防炮和国产37两用炮也开始点射，300米、甚至200米距离上精准的直射将一个个火力点封杀。
黑暗中不断喷吐火蛇的日军射击口被37炮直接命中摧毁，日军完美的防御火力网迅速变得漏洞百出，虽然日军剩余的火力还在不断射杀接近的**，但不少**突击队已经兵临墙下。随着隆隆巨响，**包一个接一个爆炸开来，厚实的钢筋水泥外墙终于被炸开一个个缺口；赵公武见状立即命令迫击炮封锁周边地域，突击队乘乱突入敌营；但已兵临绝境的前田治也不甘示弱，第219联队的2个步兵中队迎上前来拦截，双方一阵乱枪之后就撞击在缺口附近展开拼刺，激烈的搏杀顿时使双方倒下一大片，然赵公武和前田治不约而同下令预备队继续投入，双方如此你来我往，打的死伤者很快就铺满几处缺口内外。虽然日军依仗过人的拼刺技战术初占上风，但几番争夺之后兵力持续不断增加的**终将日军压回，眼见局势危急，一些日军低级军官和士官开始向双方混战的人群里投掷手榴弹，**也用手榴弹回击，密集的手榴弹在人群中炸开，在扫倒双方几百名残存的将士同时也终结的双方的拼刺。随着越来越多的**从东面和北面拥入海光寺，前田治率领的第35师团主力也在作垂死挣扎，已经退无可退的日军官兵不断自发的发动反突击，有的甚至抱着一包**甚至一堆手榴弹冲入**阵中引爆。双方死伤都是急剧增加，然日军控制的地区也越来越少，东、北两面的第219、220联队很快都即将覆没，只有靠海子的师团直属队附近还基本完整，急的前田治一个劲唾骂山下奉文。
这时，同样被打的节节败退的山下奉文已经无暇他顾，因为张自忠已经全线压上，虽然将士疲惫，虽然减员已大，虽然建制混乱，但西北军依旧在一屋一楼的缓步推进，每遇日军坚固的支撑点就不惜用**猛炸，直炸的屋倒楼塌；而日军的反冲击虽然拖延了时间但都很快就被不断拥上的**所粉碎。晚10时，位于金华桥南端的34师团核心据点被蜂拥而上的59军扫平，守备部队第217联队主力覆没。
与此同时，星夜南下的安岗/冈部机械化部队也在一条条火蛇飞舞和爆炸声中迎来第51军的阻击，一声声沉闷的爆炸从急速行进的战车、装甲车中喷出的炙热的火焰，几辆弹药殉爆的更在巨响中被炸成碎片；后面训练有素的第1师团和第1战车师团的步兵立即跳下卡车（当时日军运兵卡车护栏在中间，方便士兵从两侧和后方上下车）、展开散兵队形搜索前进，很快就和339团、341团的东北军交火。火力侦察发现**临时的战线后，原本蔓延大路上的战车群迅速展开转成横队，支援步兵向**发起进攻。东北军的轻机枪组和步枪手们借着微弱的火光和日军射击的闪光开始射击，但对分散队形的日军伤害不大，反而给迅速接近的战车群以显著的目标，战车炮和并列机枪不断射击，打的**机枪组非死即伤；然就在日军贴近**战线时，一条条火蛇在微弱的爆炸声中飞向几十米外的战车，随之而来的沉闷爆炸和不断喷出的火焰昭示了一辆又一辆中型和轻型战车被破甲拳炸成废铜烂铁。见状在战线后方亲自指挥的于学忠立即下令一线各营连发起反击，乘日军被战车群严重损失、后方主力未至时，两千余名**步兵跃出简易工事扑向日军。日军前锋虽损失了大部分装甲车辆，顿时处于数量和火力双重劣势，但质量很高的双第一师团的官兵毫不慌乱，以小队乃至小组就地展开防御，不断以精准的射击和手榴弹杀伤冲锋的**；但东北军依仗着黑暗掩护和数量优势，在付出不小伤亡后还是迅速冲入日军阵中，以一场混乱而激烈的搏杀将日军击退。
就在快速挺进的机械化部队受挫时，莜冢义男也迫于东京和多田骏的双重压力开始向廊坊发起进攻，双方简短的前哨战打过之后，没有重炮轰击（大炮还远远拉在后方），莜冢就一下子投入4个联队对吴克仁67军抢修了一天的阵地发起了全线进攻。日军的子弹和各种轻炮弹、还有一些联队属山炮中队发射的炮弹密集扫过**阵地，但这点轻火力准备对分散式火力点加防炮洞是徒劳无功的，等上万日军在枪炮射击的微弱闪光中接近**防线时遭遇数百挺轻重机枪的横扫，掩护步兵推进的掷弹筒、步兵炮、90迫击炮虽然不断贴近发射，但备有厚实的土木顶盖的**火力点根本不怕这些轻炮的哪怕直接命中，依旧冒着炮火不断喷吐子弹扫倒一批又一批日军。在众将佐义愤填膺的集体抗议之下，莜冢义男只能郁闷的暂停进攻等待野战炮群跟上来参加战斗。
与华北方面军的懦弱相比，关东军还是很卖力的。前锋被打的七零八落之后，安岗和冈部依靠全机械化部队的快速特性迅速组织起新的进攻，在第1机动炮兵联队24门汽车牵引的105榴弹炮强大的火力支援下，第9战车联队60辆97式战车隆隆杀向**防线，可惜等战车压过才发现东北军早就后撤数里躲过这一重击。就这么打打停停，于学忠率领91、113、114师各1个团轮流上阵，使日军花了整整4个小时才推进到青龙湾河河边。
不过在这4个小时当中，莜冢义男等来了野战炮兵联队，在100多门野战炮推上一线直射、30多门榴弹炮在后齐射轰击之下，**分散式火力点终于开始成批陷落，不过和每个火力点3－4人1挺机枪那微不足道的损失比起来，日军消耗的人员、兵器、弹药乃至最关键的时间可以说是巨大的。
中日两军就这么一攻一守、一进一退打过了大半个晚上，一直打到天亮，两路大军都离天津都还遥遥无期。
而此时的天津日军已经接近尾声，前田治在海光寺只坚持过午夜就被打的下落不明，守军第35师团司令部、第219联队全部、第220联队和野炮第35联队主力等全军覆没。海光寺易手后不久，金华桥以南东西两侧核心工事也相继陷落；之后是鼓楼被数十包**包炸毁，第34师团被打残。而南面，凌晨3时中山桥一线阵地被77军攻克，第35、36师团各一部损失大半。到天亮时分，山下奉文率领的4万多日军就只剩下不到万人被压缩在海河和南运河交汇的一小块城区。不过这时候日军也终于等来了空中支援，200架战机组成的大机群隆隆开到把日军残余地区以外的天津炸了个遍，幸好天亮以前张自忠和关麟征就奉我之令将主力撤退转移，否则不知道要伤亡多少？
但战斗还没有结束，就在莜冢义男气鼓鼓的听着国民政府宣布**傅作义部收复北平、歼灭天津数万日寇等等消息而愤然下令全军突进，却发现当面之**早就逃之夭夭的同时；同样因为发现正面**迅速撤退而加快前进速度、追杀**的安岗/冈部却被几架侦察机接连的告急惊呆了——青龙湾河以北还未过河的日军遭遇袭击！