整个12月9日这一天，战况愈发地对南京守军不利了，由于第51师撤退的时候，接防的第87师两个团没有稳固阵地，日军便已经越过了第51师撤退的侧尾线，进至高桥门一线。而中国军队在中和桥一线甚至来不及作撤退掩护，日军就趁势扑入光华门一线，以步兵两个联队和战车10余辆为左翼的作战推进到光华门一线之后，进占了大校场通光营房。
日军的进攻是十分迅速的，光华门附近的守军当时只有中央陆军教导总队的部分兵力，见到这种情况，守军只能紧闭城门，并以沙袋堵塞。而日军则是以炮火从高桥门附近对光华门展开轰击，整个光华门一线战火四起。考虑到光华门的危急，长官部立即命令第87师向进抵到光华门一线的日军展开反击。双方的作战从黎明时分就开始了。
城内的情况也是危机重重，谁都知道一旦光华门失陷，那日军由此便可直扑城内，所以当时南京卫戍长官司令部参谋处长廖肯立即命令第87师不惜代价地稳住光华门。然而第87师一连数次的反击都没有能够将进至此处的日军赶出去，情况之危急以至于廖肯处长对第一科长谭道平说道：“我带着电话机去光华门看看，每10分钟和你通电话一次，要是什么时候没有电话了，那大势也就完了。”堂堂参谋处长说出此话，可见战局之危。
做长官的都亲临一线了，下面的官兵就更不用说了。来到一线，一直待在司令部的廖肯算是见识到什么是真正的尸山血海。光华门外之惨烈甚过于之前的罗店之役。
“给我接第87师！”卫戍司令官长官唐生智铁青着脸色走返自己的临时指挥部，外面的战况实在是太糟糕了，南京已经处于日军的炮火覆盖范围内。几乎每一发炮弹落下来都会炸起一片尘烟火光。而这样的情景还将继续发生。随着日军炮击强度的加大，南京城内的情况也将会变得更加糟糕。现在日军在光华门外的攻击越来越猛，谁都担心漏洞首先出在这里。唐生智冲着电话那头的第87师的一众军官们声嘶力竭地怒吼着：“我不管你们如何做到，我只需要你们必须给我守住光华门，不得后退半步。否则你们就统统等着军法从事吧……”
默然地挂断电话，唐生智喘息良久，才正色地对着身旁的参谋们说道：“传令下去，任何一人都不得退却半步，否则军法从事。”说完，唐生智又如同散了架似的，独自坐下。在铁道部大楼上远眺过去，光华门阵地上不断翻腾着火光，烟柱高高耸起在空中，枪声响成了一片。
城内的慌乱局面受到了严格的控制，宪兵副司令、代理南京警备司令、防空司令萧山令率领着宪兵在到处弹压骚乱，日谍、汉奸、逃兵都是军法从事的对象，很难想象他是怎样来阻止这些人引发的骚乱的。在他的命令下，大批的日谍、汉奸、逃兵被枪毙，宪兵们执行处决的枪声似乎就没有停止过。
仅仅在南京卫戍长官司令部铁道部门外，就一次性处决了20个纪律败坏的逃兵，还有七八个为日军飞机引导轰炸目标的汉奸。没有人去签署枪决他们的手令，也不需要人去签署这张可有可无的手令，枪决就在长官司令部门外不远处的空地上就地执行。
长官司令部的很多人都跑出去围观，看着那些汉奸随着枪声一一栽倒在地，带着垂死的抽搐，用喷溅的鲜血将尘土染红。而那个时候负责维持秩序，也就是命令枪决这些逃兵和汉奸的宪兵副司令、代理南京警备司令、防空司令萧山令就坐在长官部的门外，面无表情地喝着茶。
12月9日上午，卫戍司令长官唐生智下达了一份由军事委员会委员长蒋中正亲手书写的手令，其内容为：“唐司令长官，岔路口至银孔山、杨坊山间隘路，应即用火车阻塞，拒止敌战车通过。”根据这份手令，挹江门城门被第36师用沙包堵塞，只留城门口大约两米空隙通行，城门外则用沙包堆成胸墙。江面被严密封锁，禁止船舶来往。由于下达了戒严令，宋希濂的第36师负责控制着下关附近的码头，这里俨然成了全南京城最为混乱的地方。维持秩序的宪兵、36师官兵们拉开警戒线，竭力地弹压着骚动的人群。
此时的复廓阵地上已经打成了一锅粥，部署在纵深的日军火炮开始对中国军队的阵地展开炮击，按照事先划分好的区域，各炮兵联队纷纷对战前标注好的炮击标定点处倾泻下成堆的炮弹。在破布样的撕裂声中，一发接着一发的大口径榴弹从天而降，在护城河中炸起一道道水柱。不断有炮弹砸中城墙，炸得碎砖到处乱飞。随着日军步兵的进攻开始，中国守军也开始反击，弹嗖嗖地横飞。到处都是火光，城上城下一片横飞的子弹。
炮弹一发接着一发地砸下来，一些阵地直接被炸成一片熊熊燃烧着的火海，甚至有些掩体被炮弹连人带工事撕扯得粉碎。炮弹在护城河中掀起阵阵冲天而起的浪柱，哗哗地将阵地上中国守军官兵淋得浑身湿透。到处都是横飞的子弹，火热的杀戮与12月的寒风交织在一起。
突入光华门的日军第9师团，凭借火力上支持在上午10时左右，突破了第87师第260旅在工兵学校的阵地，占领了工兵学校一线，随即在战车和炮火的支援下，向着光华门攻击前进。日军战车的火力部队轰击着城垣，甚至还有小股日军先头部队已突入城垣，双方激战连连。卫戍长官司令部一面调预备队部署在清凉山的宪兵教导2团增援光华门，一面严令第87师组织反击，务必将这股日军赶出去。
一台日军战车刚刚冲到城门处，便被呼啸而来的炮弹给击毁，熊熊地燃烧起来，浑身是火的日兵挣扎着从燃烧着的战车中爬出来，转眼便被疯狂扫射的机枪弹雨给笼罩。教导总队战防炮连装备的4门德制37毫米Pak35战防炮远要比身捆手榴弹的奋勇队员对日军战车的威胁更大。也正是因为这种德国反战车炮的威力，红土山的教导总队才得以守住阵地。
由于红土山东前哨阵地的教导总队部队配以战防炮守卫阵地，日军在此次没有能够获得前进，只能转攻工兵学校一线。在突破了87师260旅在工兵学校的阵地后，日军直接进逼光华门阵地。工兵学校失守，长官部几乎震动了，卫戍司令长官唐生智在电话上对第71军军长王敬久大加斥责。
由于之前第87师师部已经搬到富贵山地下室，和教导总队参谋长邱清泉的办公室对门，所以王敬久立即一个电话将第260旅旅长刘启雄一个电话召到了办公室，严厉斥责，并命令其立即组织部队，迅速夺回阵地。而此时，卫戍长官司令部已经调最后的预备队——部署在清凉山的宪兵教导2团增援光华门。
王敬久在将军部搬到富贵山地下室之后，没有带参谋处和副官处，只是整天整夜在教导总队参谋长邱清泉的办公室里抽烟、打瞌睡、指挥部队作战。
此时光华门的战斗打成现在这样，王敬久怎能不暴怒。几天来的火气这个时候一下子迸发了出来。而日军第9师团则是在攻进之后，继续进攻。虽然之前第524团以一个营配合守军夺回了光华门，但下午日军以战车为先锋，配合两个步兵大队的兵力再次猛攻光华门。
短短数十分钟，光华门再次告急，增援上来的第524团的那个营转眼之间便阵亡了300余人，一连仅存17名官兵。这种情况下，教导总队队长桂永清也亲临一线指挥反击，而第87师副师长陈颐鼎亲自指挥第261旅和第269旅各一部从通济门、天堂村向日军侧后实施反击。经过反复激战，终将迫近光华门一线的日军击退，重新夺回工兵学校，恢复了工兵学校的阵地，暂时稳定了局势。但仍有少数日军潜伏在光华门城门洞内，在那里和中国士兵展开对战。
光华门阵地的惨烈几乎是触目惊心的，到处都是尸体，有第87师，有教导总队，还有宪兵教导第2团，以及穿着土黄色大衣的日本兵的尸体。到处都是尸体，横枕叠垒。而这一天内，牛首山方面的第58师的掩护部队也全部撤退了下来，在与日军激战了大半天之后，因为侧翼的第88师派出的右侧支队过早地撤退，日军乘机向西北进击，一部分已经攻占了大胜关，大有沿江北进之意，所以这支掩护部队的阵地已经成了孤立之势。
考虑到第51师和第58师主力已经在双闸镇至宋家凹一线部署了守备，那里是第88师右翼延伸线的阵地，所以这支留在牛首山的最后一支部队也撤了下来，自此南京的外线阵地就只剩下了88师守卫的雨花台和教导总队守卫的紫金山阵地了。
对于光华门及外线阵地的这种局面，卫戍长官司令部副司令长官罗卓英一点也不奇怪，他知道由于战场情况瞬息万变，为了保持防御的稳定性，要求防御一方必须具有快速应变能力，譬如一旦敌人突破，应该迅速派出预备队，以便能迅速封闭突破口，能将深入之敌消灭于立足未稳之际，能及时填补敌人造成的阵地裂口，并能在敌人改变主攻方向时快速变更部署，组成新的防御方向等等。而达到要求的关键，则是掌握强有力的预备队。
如果按照德国军事顾问的要求，往往预备队其编组原则，要有足够的兵力、火力，甚至比例得达到总兵力的1/3，并配属一定数量的战车和炮兵，能独立执行阻击或反冲击等任务，同时还要有快速机动的能力。只有掌握了这样一支强有力的预备队，才能使整个防御体系保持弹性和后劲，当防御态势发生变化时，能迅速、及时地恢复原防御态势或增强前沿的力量。
然而外廓阵地战时，南京卫戍长官司令部始终未建立起预备队，几乎所有能够利用的部队都分配了防守阵地的任务。这就使得在情况发生突然变化时，无法采取及时、有效的措施，只能采取拆东墙补西墙的办法，仓促拼凑兵力应付。三天前的12月6日，日军第16师团追击部队以不过一个联队的兵力于中午前后由伏牛山北侧突入第66军侧后方的孟塘、太湖山一带后，虽然卫戍司令部于14时急令防守城北的第36师抽调补充2团至麒麟门附近警戒待命，当夜又令12月5日刚到龙潭、栖霞山一线的第2军团第41师和担任伏牛山、汤山防御的第66军各抽调一部兵力，与第36师的补充2团共同组织反冲击，然而等到第36师的补充第2团从北固山到达麒麟门做好一切准备时已是12月7日上午，此时日军主力已投入战斗，第66军汤山阵地遭到猛烈攻击，陷于苦战；第41师龙潭阵地的部队也受到日军第16师团右翼掩护部队的进攻，均已无力抽调兵力。这样以第36师的补充第2团这样一支新兵部队当然也就无法完成消灭突入之敌的任务。也正是这些原因，在战事开始不过短短两天，战火就蔓延到了南京复廓阵地，这样不足为怪。
而9日拂晓，日军第9师团前锋部队一部兵力在击退防守红土山阵地的教导总队第1旅的1个营后猛攻光华门，又是一次再明显不过的例子，由于没有预备队，虽然卫戍司令部感到情况紧急，但仓促间难以从其他阵地抽调兵力，只得令宪兵教导第2团派兵增援。
该团分守上新河及清凉山两地，临时仅以团预备队——第9连的1个加强排乘6辆江南汽车公司的公共汽车往援。由于日军主力当时正在调整部署、作总攻城垣的最后准备，才由刚撤回的第87师后续部队实施反冲击，暂时稳定了光华门的态势。
在工兵学校的作战失利之后，金泽第9师团仓促地收拢了左翼队，直接向光华门扑来。芹川秀大佐的山炮兵第9联队从高桥门一线的炮兵阵地直接就开始了炮火掩护，怒气冲冲的日军对着中国守军的防线一通猛轰，步兵第18旅团旅团长井书宣时少将亲自指挥着人见秀三大佐的敦贺步兵第19联队在炮兵的支援下发起了攻击。准备在炮火掩护下，突入南京城内，让金泽第9师团成为第一个进入中国首都南京的日本军队。这不仅仅是对金泽师团，就是对吉住良辅师团长以下的所有金泽师团官佐、士兵来说，都是无上之光荣。在敦贺步兵第19联队长人见秀三大佐的亲自指挥下，铃木重种少佐的步兵第2大队一线展开，疯狂地向着光华门阵线扑来。联队直属的步兵炮中队也在山田勇太郎大尉的指挥下，几乎是推到了一线进行炮火轰击掩护。
“师团部为什么要如此大动手笔！不就是一群乌合之众般的溃兵嘛！值得这样强大的火力掩护吗？”山炮兵第9联队指挥班长三宅正雄举着望远镜远眺着那片深陷在浓烟烈火之中的南京守军的阵地。
“你懂什么！”联队长芹川秀大佐笑着说道，“难道三宅君忘记了，吉住师团长要求我们要成为最先突入南京城内的部队吗？”三宅正雄沉默了下去，自从师团主力接连地遭到中国军的猛烈抵抗之后，从师团长吉住良辅中将开始，整个金泽第9师团便偏向于以最为凶狠之手段，尽最大之限度，摧毁中国军之抵抗决心。
从上海追击开始，一路上第10军、上海派遣军两军各师团扬起烟尘直扑南京，几乎没有遇到抵抗，几乎所有防御阵地的中国军不是被炸得血肉横飞就是一路溃退而下。剩下的早就没有抵抗决心了，俘虏之多以至让整个师团、联队不得不采取“必然之手段”予以解决。
反倒是金泽第9师团，一路之上颇为不顺，不但屡屡遭到中国军之顽强抵抗，各部队之伤亡更是居高不下。上海之战，金泽师团已然损失惨重，连连遭遇抵抗之战，更是伤亡巨大，尤其是部队之军曹、兵长更是难以弥合之损失。
沿着蜿蜒的护城河，河岸边的城墙之内的街区是一片疮痍，炮火和炸弹将南京这座曾经繁华的城市炸得面目全非。远远望去，那灰蒙蒙的废墟一直向北延伸到地平线处。一具具横躺着的尸体散布在河岸边、城墙下，就连护城河的河水中也起伏着一具具随波漂流的尸首。战斗最为激烈的时候，曾有多达一个中队的日军部队强渡过护城河，在城墙根下和第88师、第87师、教导总队等守军部展开激烈的阵地战，那是整个光华门一线防御战最为艰苦的时候。
在那短短的半个小时内，甚至有日军的炮弹飞落到明故宫的阵地上，到处都是日军炮击的火光。凭借着炮火的优势，日军金泽第9师团再次使用炮弹将守军的阵地给炸毁。而城墙下的战斗也在中国官兵们的反击下，陷入鏖战之中。那些从城墙上砸落下来的手榴弹把好不容易冲到城墙下的日本兵炸得血肉横飞，死伤累累。87师的官兵们更是挺着刺刀就扑了上去，愣是用白刃战将突进阵地的日军给赶过护城河去。