同时，为确保主攻部队的行动顺利，第2炮兵联队和第14炮兵联队将提供火力支援。他们的炮火将如暴雨般倾泻在敌军阵地上，为主攻部队开辟前进道路，摧毁敌军防御工事。
此次战役，我军必将全力以赴，以雷霆万钧之势攻克牛首山。此战必胜！我们必须用胜利来洗刷身上的耻辱！\"
1937年12月7日下午12时40分，倭寇率先以重炮对我军阵地进行试射，随后野战炮部队、山炮部队一起向牛首山发起猛烈炮击。同时，倭寇陆航独立飞行第11中队的5架九三式双发轻型轰炸机、3架单发动机飞机组成的编队，像恶魔一样飞临牛首山上空，对我军阵地进行连续轰炸。
随后，倭寇第6师团第45联队和第114师团第114联队（联队长野口一泉）、第115联队（联队长山本上沙），向牛首山我军阵地发动总攻。
上万名倭寇兵端着上了刺刀的步枪，在十一年式轻机枪、三年式重机枪、九二式重机枪掩护下冲向山头。
面对倭寇11中队的飞机编队，我守军在已经扩展到23门防空重炮和上百门双联机炮的防空力量加持下，应付起来确实没什么问题，在飞机编队飞临牛首山上空时，我守军依托山体防御，全部进行了防空规避，只留下防空营
倭寇飞机飞行高度一直不高，主要除了在国崎支队对战中，目前其他战争防空都比较薄弱，倭寇飞机编队为了更好的找到我军布防，开始对着我军阵地进行绕飞。在面对越来越低的倭寇飞机时。我军防空营冒着敌人火炮攻击，果断进行防空打击。面对突如其来的防空火炮攻击，倭寇飞机编队来不及做出调整，很快就被我军全部打落下来，而我军在倭寇飞机编队临死反扑中也损失了十几台双联机炮和两台88炮。
倭寇步兵联队在飞机和火炮掩护下，也冲向山下我军阵地，而我军利用之前修建的防御工事猛烈射击倭寇。
在倭寇前进到四五百米处，他们架起九二式重机枪对我军进行压制射击。倭寇掷弹筒分队、轻机枪分队也跟随步兵小队人员冲锋到二三百米处，利用掷弹筒射击守军阵地死角。
身后的倭寇速射炮中队也推上2门37毫米速射炮，炮口对准我军火力点，用穿甲弹猛烈射击。
倭寇的进攻如火如荼，步兵配合炮兵和飞机达到了攻击一体化，可是倭寇做梦也没想到自己的飞行编队会快速被我军给摧毁
在我军摧毁倭寇飞机后，传令兵立刻发出指令，我军坐落在两侧的炮兵快速对正在进攻的倭寇炮联进行压制，倭寇的火炮口径和数量远远低于我军。在我军压制下很快就没了声音
在我炮军经过一系列精准而高效的炮火压制后，倭寇炮兵阵地已然陷入了瘫痪状态。为确保敌军无法迅速恢复火力，我军特意在关键位置留下部分炮火力量，形成了一道坚实的火力屏障，有效预防了倭寇可能的反扑和继续攻击。
与此同时，我军的主力炮火迅速转移了攻击目标，集中优势火力对山脚下的倭寇地面部队展开了猛烈的打击。一时间，炮弹如暴雨般倾泻而下，准确而猛烈地击中了敌军阵地，造成了巨大的杀伤和混乱。
正在猛攻牛首山下我军阵地的倭寇部队，突然间遭到了来自侧后方的猛烈炮击。他们惊愕地发现，大量炮弹如同从天而降的死神，无情地收割着他们的生命。一时间，战场上硝烟弥漫，火光冲天，倭寇士兵在惊恐和绝望中四散奔逃，但炮火的密集和准确使得他们无处可逃，只能任由命运摆布。
更为雪上加霜的是，倭寇部队还发现自己后方的炮火支援也已经完全消失。原本应该提供火力掩护的炮兵阵地，此刻却是一片死寂，再无任何炮火声响起。与此同时，原本在天空中盘旋的敌机也突然消失无踪。
我军此次战术运用得当，不仅成功压制了敌军炮兵火力，还通过集中火力打击敌军地面部队，有效地削弱了敌军的战斗力。同时，通过巧妙的火力布置和战术调度，我军还成功切断了敌军的前后联系，使其陷入了孤立无援的境地。