浮山和孤山失守，德軍失去了控製青島市內的製高點，不得不全麵退守主防禦線堡壘一側，日德戰爭第一階段結束。
9月26日，日本陸軍火炮猛轟德軍各炮台，日海軍亦從海上轟擊各海防炮台。
日英聯合艦隊在大公島外海水域用200毫米、210毫米、250毫米及305毫米口徑的艦炮，向青島的各德軍控製山頭炮台及沿海陣地發炮轟擊，
但命中率極差，不足以給德軍造成巨大損失。
德軍不甘示弱，盡管德國的遠東戰艦主力在日德開戰之前就轉移到南美洲，但殘留的艦艇繼續抵抗。
10月17日深夜，德軍S90號魚雷艇在塔連島附近海域，發現了日本巡洋艦“高千穗”號。
這艘戰艦於1885年購自英國，參加過甲午海戰，侵略過中國台灣省，參加過日俄戰爭，
上次南海衝突戰中被特區海軍擊沉，日德戰爭爆發後由新型巡洋艦繼承艦名，重新加入作戰序列。
S90號魚雷艇決定對“高千穗”號發動突然襲擊。
S90號魚雷艇裝有三顆魚雷，在距離五百米處發射了一顆，沒有擊中。
緊接著發射了第二顆，擊中了“高千穗”號的中部，並沒有形成毀滅性的打擊。
於是，又發射了第三顆，這次魚雷擊中了“高千穗”號放魚雷的位置，引起了一連串的爆炸。
幾分鍾後，“高千穗”號沉沒海底，艦長和284名海軍全部陣亡。
空軍方麵，傳奇飛行員普呂肖夫作為德國最早最著名的戰機飛行員，與日機進行激烈空戰之外，還駕機向日艦發起多次突襲攻擊。
9月30日，日軍水上機母艦若宮丸號在嶗山灣躲避普呂肖夫的飛機炸彈時慌不擇路，觸到水雷受損，飛行隊不得不轉移到陸上基地，依靠修理艦關東丸號進行緊急修理。
10月2日，普呂肖夫駕機發現這艘修理艦，立刻對關東丸號投彈空襲，投下兩枚炸彈，一枚命中目標爆炸，該艦遭到重創，失去修理能力，自身也必須進行修理。
於是，等待修理的若宮丸號不得不在六天後的10月8日，返回日本佐世堡軍港進行大修。
10月31日是日本大正天皇的生日，日本稱為“天長節”。
是日，日軍於此日向青島德軍發起總攻擊。
日本陸軍炮兵在新登陸參戰的海軍重炮聯隊配合下，向德軍各炮台、堡壘猛烈炮擊。
日本步兵向各堡壘群發動了一波又一波的集團攻擊。
德軍依托堅固的堡壘拚死抵抗，各炮台亦向日軍猛烈回擊，戰鬥至為激烈。
僅11月1日一天，日軍就向德軍陣地傾灑了1600噸炮彈，德軍發射的炮彈數量亦與之相當。
經多日激戰，德軍彈藥日漸匱乏，炮台、堡壘損毀日增，火力逐漸減弱。
11月7日淩晨1時30分，日軍突擊隊趁德軍極度疲憊之機，偷襲中央堡壘，經過激烈肉搏之後，中央堡壘陷落。
德軍遂集中全部炮火轟擊中央堡壘，組織軍隊反攻，企圖奪回堡壘，但未能成功。