當天下午，筱塚師團集中所有野戰重炮，向潢川城發起幾天來最猛烈的攻擊，施放的毒氣彈也增加了幾倍。全城硝煙四起，毒氣彌漫。官兵們缺乏防毒麵具，傷亡不斷增加，劉振三兩次中毒昏迷。張自忠命令軍需處迅速給每人發放兩塊日光皂和一條白毛巾，用毛巾浸吸肥皂水，遮掩口鼻，堅持戰鬥。同時，命令第三十八師襲擊日軍後方，牽製攻城的日軍。
兩軍往複拚殺，到17日中午，城北和城西角都被日軍炮火摧毀，日軍步兵蜂擁入城，潢川岌岌可危。張自忠命令士兵上刺刀，與日軍展開肉搏戰。震耳欲聾的炮聲消失了，代之而來的是手榴彈的爆炸聲和撕心裂肺的喊殺聲。日軍還在不斷湧入城內，戰局萬分險惡。張自忠下令組織敢死隊，發起反衝擊，拚命鎖住日軍突破口。攻入城內的日軍成了甕中之鱉，一個個、一夥夥地被吃掉。
18日，潢川西北的日軍，又從息縣分兵攻擊羅山縣城，切斷了張自忠軍向西的退路。這時，張自忠軍已在潢川一帶堅守了十二個晝夜，到了戰區規定阻擊日軍的限期。19日淩晨，張自忠命令部隊趁夜向潢川西南方突圍。天明時分，日軍再次向潢川城發起猛攻，一陣狂轟濫炸過後，被張自忠軍打怕了的日軍先頭部隊，提心吊膽衝進城內，才發現潢川已成一座空城，滿目焦土瓦礫。
潢川戰役，張自忠軍孤軍苦戰，殲滅三千名日軍，自身傷亡四千多人，為胡宗南部隊的集結爭取了寶貴的時間。
李品仙兵團沒能守住曾國藩曾經十分看重的田家鎮。
在大別山南麓，日軍稻葉師團起死回生之後，已經不再是孤軍。他們的後方有部隊掩護，溯長江而上的日軍艦隊又給他們提供炮火支援，他們便更加驕狂起來，開始對中國軍隊發起猛攻。
8月30日，死守黃梅的日軍主力開始反突擊。中國軍隊何知重第八十六軍和覃連芳第八十四軍，拚死堵住稻葉師團的衝擊，為了每一個陣地的得失與日軍展開血腥的拉鋸戰。戰到傍晚，何覃二軍發現自身傷亡太重，決定在當晚放棄陣地，轉移到廣濟及其西北的高地。
先前被困的日軍，挾著複仇的氣焰，對中國軍隊窮追不舍。何知重和覃連芳見情勢危險，連忙向兵團司令部求援。李品仙接到求援的電報，苦不堪言。為了對付日軍的各路出擊，他把所有的預備隊都派上了前線，拿什麼去增援從黃梅潰退的守軍？他隻能眼看著自己的部隊一邊挨打一邊潰散。
在黃梅到廣濟的公路上，稻葉師團疾速推進。9月6日，該師團先鋒部隊突破了四家寨和筆架山，直逼廣濟。
廣濟的重要性，蔣介石十分明白。從這裏往南，就是兵家必爭之地田家鎮要塞。這是武漢最後的一道屏障。因此，蔣介石早在7月下旬就告誡第五戰區和第四兵團，應該在廣濟設置重兵，縱深部署，加強防守。他還指出，廣濟以東地區，萬一守不住，還可以放棄，但廣濟這個地方，無論如何都要死守。
對於李品仙而言，廣濟的重要，還有另一層意義。從這裏往西去，就到了李品仙第四兵團司令部所在的浠水。從這裏到武漢，比走田家鎮更近。如果廣濟失守，李品仙剛好就擋在日軍向武漢推進的捷徑之上，他所承受的壓力可想而知。
白崇禧對於蔣介石和李品仙看重廣濟的理由都很清楚。他用不著蔣介石告誡，在7月中旬就視察過廣濟陣地。在廣孝寺戰區長官部召開的軍事會議上，他把廣濟劃定為“固守區”，嚴令部隊死守。
因此，死守廣濟，是李品仙的職責，也是他的願望。但是，第四兵團眼下的狀況十分狼狽。從向稻葉師團發起反擊到現在，各個軍都有很大的傷亡，部隊也很疲憊，而預備隊已經用完。在這種時候，要把廣濟守住，他完全沒有把握。廣濟城內的守軍，如果據城死守，很可能被日軍一口吞掉。他現在的想法，和不久前張發奎對於九江城的想法一樣，認為不如把部隊撤出城區，讓日軍占領一座空城，而自己的部隊在廣濟城外兩側的山地重築防線，阻止日軍西進，等到部隊集結完畢，再把廣濟奪回。
李品仙有張發奎作為前車之鑒，知道蔣介石必然不會同意他的計劃。在棄守廣濟之後，他沒有對蔣介石說明是他主動放棄了廣濟，而是轉彎抹角地請求蔣介石給他增兵。他說，目前他手中能夠勉強攻打稻葉師團的部隊，隻有張淦第七軍和張義純第四十八軍的四個師，所以，若要鞏固湖北東部的防禦，隻能請委員長給他增派精銳部隊。
蔣介石何等精明，立刻看穿了李品仙的心思，把他痛罵了一通之後，告訴他可以把曹福林軍調回來交給他指揮，嚴令他盡快奪回廣濟。可是，曹福林軍遠不是什麼精銳部隊，所以到了李品仙這裏，也沒能起到多大的作用。
蔣介石給李品仙下了死令，又沒有像樣的部隊調給他，李品仙隻好自己想辦法。他仍然隻能以張淦和張義純手下的四個師為核心力量，盡量收攏已被擊潰的各路部隊，經過一番動員，向駐紮廣濟的日軍發起最後的反擊。
李品仙組織的總反擊在9月13日發動，張淦軍和張義純軍動用全部力量，冒著日軍的地麵炮火和飛機投彈掃射，頑強地向日軍進攻。由於傷亡太大，他們攻占的陣地很快又被日軍奪回去，雙方展開拉鋸戰。中國軍隊擅長夜戰，往往在夜晚奪到了陣地，白天又被日軍密集的火力打退，陣地被日軍突破。
這些部隊的官兵，有的來自廣西，有的來自四川，有的來自山東。他們到了夜晚，在衝鋒時操著地方話高喊：“衝啊！殺啊！大家一起衝啊！”日軍起初以為他們是為了給自己人壯膽，過了幾天才想明白，他們是怕在黑暗中誤傷了自己人，或被自己人所誤傷，才用自己的家鄉話互相挑明自己的身份。後來，日軍也學會了這一招，在夜戰中也用日語喊叫。
在這場激烈的攻堅戰中，沒有蔣介石的中央軍參與，桂軍、川軍和魯軍這些地方部隊，打得十分頑強。覃連芳第八十四軍雖在黃梅落敗，仍有餘勇，攻打北嶽山和饒婆嶺，六次攻占陣地，又六次被日軍反撲奪去。他們用肉體去堵槍口，與日軍近戰肉搏，時時都有悲壯慘烈的場景。
王讚斌的第一七四師攻打廣濟的叢山口，組織敢死隊發起突襲，將四百多名日軍全部圍殲，收複了叢山口陣地。第一七四師受到蔣介石通令嘉獎。
攻打龍頂寨的是一支川軍。他們衝進鎮內，日軍仍然拚死抵抗，逼迫他們展開巷戰和房屋戰。這支部隊三次衝進龍頂寨，三次被日軍逼出來。他們以陣亡三千人的代價，擊斃一千名日軍。
黃梅和廣濟的鏖戰，持續了五十多天，大量消耗了日軍的有生力量。廣濟反擊戰中，中國軍隊一度占了優勢。戰鬥開始打響的三天，老天幫忙，秋雨連綿，雲遮霧障，妨礙了日機出動，限製了日軍的火力。中國軍隊頑強進攻，連連突破日軍陣地。可惜好景不常，三天過後，接連幾個晴天，日機又在中國軍隊的頭頂俯衝轟炸，導致傷亡劇增，攻勢頓時減弱。而日軍的補充兵力，通過小池口等長江口岸，源源不斷地登陸，開進戰場，李品仙兵團的傷亡得不到補充，部隊疲弱，以致攻勢無法展開。
李品仙盡了最大的努力，也沒能完成蔣介石交給他的任務。他終於喪失了信心，知道他這一次是無法奪回廣濟了。日軍在廣濟站穩了腳跟，他們的鐵蹄，緊接著就要向武漢的門戶田家鎮要塞邁進。
蔣介石接到白崇禧的電話，聽說廣濟反擊戰失敗，遲遲地沒有說話，最後說了一句“知道了”，便頹然地把聽筒放下。
李品仙沒能奪回廣濟，蔣介石卻沒有處罰他。蔣介石知道，黃梅、廣濟之戰，第四兵團是打得頑強的，隻是這些桂軍、川軍和魯軍裝備太差，終究不能力挽狂瀾。他們堅持了一個多月，用血肉之軀與擁有現代化武器的日軍死拚，付出上萬人的生命，也使日軍付出了幾乎相等的代價。他們打輸了，但他們的失敗中不包含軍人的恥辱，他們輸在裝備上，並非輸在士氣和膽量。他們捍衛了中國軍人的尊嚴。他們拖延了日軍的時間，消耗了日軍的力量，就是為整個武漢會戰做出的貢獻。殘暴的第六師團在這次戰役中受到了重創，陸續補員，已經沒有了一個多月前的氣焰。
不過，廣濟沒有奪回，呆在武漢的蔣介石就吃不香睡不安。田家鎮、田家鎮，蔣介石仿佛成了清末的湘軍統帥曾國藩，反複念叨著這三個字。他知道，如果中國軍隊再丟了田家鎮，長江就成為日軍艦艇的通衢，武漢就成為日軍戰艦的靶子。
時間已經到了9月中旬。在大別山北麓，東久邇宮的第二軍遭到張自忠軍的頑強阻擊，很吃力地開進了潢川，部隊的創傷需要調理，暫時不敢繼續南下。在江南戰場上，岡村的第十一軍被薛嶽兵團拖在南潯線上，連日激戰，仍然沒有進展。但是，在大別山南麓沿長江北岸西進到湖北東部的日軍，雖然是兵力最少的一路，卻給武漢造成了最大的威脅。防守距武漢僅幾十公裏的田家鎮，成了中國軍隊迫在眉睫的任務，而且是整個武漢防禦的重中之重。田家鎮防守戰，將把武漢會戰推向決定成敗的時刻。
這時候，蔣介石想起了法國駐華武官盧思樂上校在8月中旬拜訪他時對他提出的問題：“蔣先生，我國和其他國家駐武漢的外交官，都有一種擔憂：日本海軍會不會棋走險著，突破田家鎮要塞，推進到武漢附近，對武漢進行轟炸？那時候，貴國軍隊會不會放棄武漢？”
蔣介石當時沒有直接回答盧思樂上校所提的問題，隻是說了一通長江防禦體係固若金湯，請外國友人放心之類的話。然而，時隔一個月，他卻不得不認真考慮這個問題了。現在他心裏很明白，隻要田家鎮要塞落在日軍手裏，中國軍隊棄守武漢是勢所必然。惟其如此，田家鎮的戰略地位，才是萬分的重要。
防守田家鎮的部隊是李延年的第八軍團。蔣介石是懂得未雨綢繆的，早在一個多月前中國軍隊丟了黃梅的時候，他就開始給李延年和第五十四軍軍長霍揆彰打招呼，告誡他們敵情緊急，情況多變，要動員部隊提高警惕，積極備戰，合理布防，準備隨時打擊來犯的日軍，要有長期固守要塞的心理準備。
李延年是黃埔出身，蔣介石把希望寄托在這個學生身上。但是，肩負委員長重托的李延年，對於長期固守田家鎮要塞，心裏卻沒有把握。這幾天，委員長又給他打了幾個電話，表示了對田家鎮防禦的極度關心，當然還說了許多勉勵的話。蔣介石給李延年加了壓力，卻無法解決他的具體困難。
李延年手下有三個軍，一個是他自己帶出來的第二軍，另一個是九江失陷後向西撤退的李玉堂軍，再一個是霍揆彰軍，防守著南岸與田家鎮隔江而望的富池口。李玉堂軍和霍揆彰軍都是臨時劃歸李延年指揮的，對李延年並非惟命是從。早兩天，日軍幾艘炮艇向要塞核心炮擊，李延年命令對岸的霍揆彰開炮還擊，卻遲遲不見動靜，他隻好眼睜睜地看著日艦打完炮彈，揚長而去。李延年想，真到了關鍵時刻，李玉堂和霍揆彰再給他來這一手，他就是有三頭六臂，也無法完成委員長交下來的任務。
田家鎮周邊的戰鬥，其實在幾天前就打響了。日軍稻葉師團一邊抵抗著李品仙兵團的反擊，一邊從廣濟派出一個聯隊向南邊的田家鎮突襲。這股日軍在鬆山口遭到第八十六軍的阻擊，李延年得到報告，知道這是日軍的試探性攻擊，稻葉師團發動大規模進攻的日子很快就會到來。李延年的想法很簡單，稻葉師團抵擋著李品仙兵團六個軍的進攻，還能分兵向田家鎮方向襲擾，那麼當稻葉師團主力殺過來的時候，他的軍團守在北岸的兩個軍，又怎麼守得住要塞呢？因此，李延年現在考慮的問題，不是如何守住田家鎮，而是如何調動手下的部隊與日軍拚個你死我活，至於田家鎮能否守住，就他目前的兵力而言，他是覺得沒有任何勝算的。
稻葉四郎的想法和李延年完全不一樣，他對田家鎮這個阻擋他進入武漢的最後堡壘是誌在必得。他占有水陸空三方麵的優勢，他不相信自己的部隊攻不下田家鎮。
田家鎮攻防戰是從日軍的空中襲擊和江麵炮擊開始的。日軍企圖盡可能地摧毀守軍的工事。日機分成多個戰鬥群，輪番不斷地飛到田家鎮上空，向要塞俯衝射擊投彈。幾十艘日軍艦艇排列在長江上，把密集的炮火射向要塞。在江空兩方麵的打擊下，田家鎮要塞陷入一片火海。
緊接著，日軍投入步兵進行攻擊。
稻葉四郎雖然狂妄，卻也工於心計。一開始，他沒有直接讓步兵進攻田家鎮的核心。他命令小股部隊在田家鎮要塞正麵發起佯攻，間歇式地踏著爛泥和水沼地衝鋒，卻調集幾千兵力撲向田家鎮北麵的鬆山，打算攻下鬆山之後，再向田家鎮迂回。
李延年雖然對固守田家鎮缺乏信心，但這個黃埔一期的中國將軍，用兵一貫善使計謀。他提防了稻葉會來這一手，因而把他最可靠的第二軍第九師擺在了鎮北。
稻葉四郎和李延年，一個想突襲鬆山，一個在鬆山重點防禦，於是雙方動用的重兵，在這裏展開了激戰。
李延年既然決心打一場硬仗，為了彌補兵力不足的缺陷，決定盡可能利用有利的地勢，消滅日軍的有生力量。他為第九師安排的防地對防守十分有利。田家鎮北麵的黃泥湖，四周都是步兵很難行進的水沼地，隻有一條長方形的丘陵通向要塞腹地。這個丘陵寬約一點五公裏，長約三公裏有餘。第九師師長鄭作民把第二十五旅部署在丘陵上，構築了鬆山防禦的第一道陣地。
長方形丘陵的北麵就是鬆山了。這座山拔地而起，山勢險峻，土壁陡削，顯然易守難攻，形成了要塞的天然屏障。在山頂和連綿起伏的山岡上，鄭作民部署了他的第二十六旅。一座丘陵一座山，兩相鉗製，扼住了要塞核心的脊背。日軍必須攻下長丘陵，才能控製攻擊要塞核心的通道。但是光有通道還不行，還會遭到鬆山守軍的打擊。因此，日軍不但要攻占長丘陵，還要攻占鬆山，才能達到攻占要塞核心的目的。
盡管守軍的防備十分嚴密，日軍投入的大量兵力，仍然使戰局十分危險。部署在長江南岸的李玉堂軍和霍揆彰軍，沒能以有效的炮火攔住日軍的艦艇，第六師團得到海軍陸戰隊的配合，如虎添翼。日軍凶猛地溯江而上，猛攻田家鎮要塞。在日軍的主攻方向，即田家鎮北麵的長丘陵和鬆山陣地，戰鬥最為激烈，充滿了血腥。
日軍在鎮北投入了稻葉師團主力，以及東久邇宮第二軍的第三師團一部，總兵力超過了一萬五千人。守軍在數量上明顯處在下風，隻有李延年第二軍第九師的八千多人。第二軍還有一個第五十七師是戰鬥力較強的部隊，但這個師部署在要塞核心，無法幫助第九師作戰。因此，李延年隻能依靠地利來跟日軍硬拚。
武漢軍委會看到了李延年力量的不足，突然做出一個正確的決定，將田家鎮要塞劃歸第五戰區。田家鎮要塞在江北，江南的第九戰區派部隊增援，必須越過長江，而長江中有日軍艦艇控製，自然十分困難。江北的第五戰區，有一個李品仙兵團，就在田家鎮西北山地，要增援田家鎮要塞，沒有多大困難，而且能從側麵打擊日軍，牽製日軍的有生力量。
軍委會在9月17日做出的這個決定，立即增強了李延年的力量，美中不足的是他的官位還不夠高，不能對第四兵團發號施令，隻能請求友軍的援助。盡管這樣，第四兵團還是盡可能地發動了攻勢。日軍進攻部隊遇到了頑強的阻擊，很快就感覺到田家鎮是一塊難啃的骨頭。
其實，日軍的這些部隊，其中特別是稻葉師團，經曆了一個多月的激戰，兵力和精力都已消耗掉不少，隻是彈藥仍舊充足，所以他們的那股狠勁，全靠著水陸空的優勢，以及武士道信念的支撐。
與日軍相比，守軍裝備很差，隻有頑強的意誌和不怕死的精神。下麵的文字摘錄自當年在田家鎮與日軍浴血奮戰的解雲祥營長的回憶錄：
當時整個陣地上終日硝煙彌漫，血肉橫飛。天空中刺耳的飛機嘯叫聲，地麵上的槍炮聲和戰士們與日軍搏鬥的廝殺聲連成一片，響徹山穀。真是驚天地、泣鬼神。我守軍憑借既設陣地，在要塞炮兵及軍師炮兵部隊有效的火力支援下，沉著應戰，迎頭痛擊來犯之敵。陣地失而複得，得而複失……
解雲祥所在的第五十三團，處在守軍作戰的最前沿。鄭作民就呆在這個團的指揮所，第二十五旅的大部分軍官也聚集在這裏。他們關注著基層部隊駐守的陣地。每個連，每個排，都牽動著他們的心。他們給下屬官兵的命令是：“陣地就是你們的墳墓！”
田家鎮北麵的阻擊戰，和第三十六師在富金山的阻擊戰一樣殘酷。隻要日軍在炮火上占了優勢，他們就能把守軍陣地夷為平地，守軍照例隻能隱蔽在彈坑裏，隱蔽在壘起的日軍屍體後麵，對抗蜂擁而上的日軍步兵。守軍已經無暇照顧傷員，隻能給他們簡單地包紮，無法送下火線。不隻是輕傷不下火線，就連重傷員，隻要還能活動，都要掙紮著繼續戰鬥。這樣的戰場就是墳墓，呆在裏麵的人，誰也沒有指望活下來，死亡隻是早一刻遲一刻的問題，所以多殺一個敵人就是賺了一分。有些人的生命延續到了已經沒有彈藥殺敵的時候，那就隻有等到日軍衝上來，把刺刀捅向敵人，搬石塊砸向敵人，最後用雙手來揍敵人、掐死敵人。第一營第三連的陣地上，下士班長時克俊與日軍軍曹挺槍對刺，失手被日軍把槍打掉了，這個山東漢子猛撲上去，和日軍軍曹扭打起來。日軍一發狠，咬掉他的耳朵撕下來，他痛得大吼一聲，雙眼噴出怒火，伸出手指，像鐵杵一樣插進對手喉管中，生生地將敵人卡死，他的手指也被對方咬得鮮血直淋。
日軍在鬆山戰場進展不利，後援部隊不斷增援田家鎮，大股日軍登陸攻擊，急得李延年大罵守在南岸的李玉堂和霍揆彰，責怪他們沒能把水路截斷。霍揆彰的第五十四軍作戰消極，不敢與日軍硬拚，李玉堂的第八軍則是因為還沒有恢複元氣，戰鬥力太差，無法把日軍拖住。
現在，李延年急需李品仙兵團增援。蔣介石命令第四兵團火速抽調蕭之楚的第二十六軍、張義純的第四十八軍以及何知重的第八十六軍向南出擊，打擊向田家鎮進攻的日軍。這三個軍在廣濟反擊戰中都付出了慘重的代價，以殘缺的兵力倉促間向日軍進攻，效果很差，沒能阻遏增援日軍的推進。