一九三八年九月二十七日，日軍兩路夾擊田家鎮的部隊會合了。今村勝次集中起四千多兵力向中國守軍的主陣地發起攻勢。星家山陣地中國守軍團長負重傷，營長傷一人亡一人，官兵突圍而出的僅四十餘人。
日軍繼而連續突破中國守軍第九師的胡家山、鴨掌廟陣地和第五十七師的烏龜山、下鄭一線陣地。同時，日軍海軍第十一戰隊在盤塘附近成功登陸，開始沿江岸向田家鎮要塞的象山炮臺進攻。
田家鎮要塞已被日軍三面包圍。
二十八日，日軍陸、海、空軍協同猛攻田家鎮核心陣地。海軍陸戰隊集中了上百門火炮，空軍出動戰機達八十餘架，田家鎮核心陣地落下兩千多發炮彈，中國守軍的所有工事都被摧毀。激戰延續到下午，要塞制高點玉屏山被日軍攻佔。
二十八日晚李延年下達放棄田家鎮要塞的命令。
二十九日十一時三十分，田家鎮要塞陷落。
田家鎮要塞防禦作戰持續十五天，中國軍隊為此付出了巨大代價，但同時也給日軍極大的打擊。日軍第六師團九月三十日電報：“截止，戰死二百八十四名（內將校七），負傷八百六十名（內將校十五），合計一千一百五十名；預料還要增加。”
關於田家鎮要塞失守的原因，要塞守備司令楊宗鼎給軍事委員會的報告中寫道：
一、本區外圍守備軍（第九師、第五十七師）因傷亡過重，被敵強力壓迫，與核心守軍失去聯繫，敵得任意攻擊核心陣地。
二、工事未得全部完成。宗鼎於七月九日兼任田塞司令職，當時接收永久工事計二十個，野戰工事全未動工，當即區分工段嚴飭日夜趕築野戰工事，於八月下旬將對武穴方面主陣地各線完成並同時完成對江面之工事。九月初旬開始構築對北面及西北面山上之工事，其正面寬約七千公尺，全線均為岩石（永久工事僅有五個），施工困難又兼材料缺乏，迄劇戰時，工事仍未得完成。
三、地區的守備兵力不足。查本核心陣地對武穴方面右自上公大堤起，左至後壁山（不含）止，其正面寬約三千公尺；對江方面右自馮家山西端起，經盤塘沿大堤，左至上公附近止，其正面寬約六千公尺；對北及西北方面右自郭家衝東口起，經黃谷腦、立兒腦、陽城山、楊樹坪至馮家山西端止，其正面寬約九千公尺；共計四周正面寬約一萬八千公尺。如擇要配置，以每營擔任三千公尺正面計算，亦須六營守兵方敷分配，而當時核心尚不足三菅，曾一再請求增加迄未辦到，卒以守備力薄無人，一被突破遂致無法維持。
四、對江面封鎖無力。因備炮被敵機炸燬（因七五高射炮調走），輕榴彈炮、野炮調走，南岸失守，以至於敵艦上駛與其掃雷工作無力制止，敵可在其飛機炮火掩護下任意掃雷，隨地登陸。
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