苏联顾问十分担心总司令的安全，撤离前，悄声对洪进田说：“我走后，总司令由你和杜营长带领手枪营负责保卫，要劝说总司令转移到南山上去。”
不久，守卫东山口的赵德志营弹药用尽，防线动摇，师参谋处主任许文庆在师指挥所大喊：“赵营长，总司令就在后头，要顶住”
赵营长回答：“许主任，你放心，我——”话没说完，就中弹阵亡。工兵营溃退下来，马贯一急调第四四三团冲上去，堵住缺口。
奉命掩护非战斗人员撤离的郑万良团，遭到日军猛烈冲击，几百人完全溃散。郑万良在混乱中逃离战常
中午，日军在加强东西两面进攻的同时，又开始猛攻南面的石窝，企图将守军压迫到长山脚下的开阔地带加以围歼。
张自忠急忙将手枪营调到石窝阻敌。这个营的士兵，大多是河北、山东和河南的青年，身强体壮，勇猛剽悍，同日军展开殊死搏杀。激战中，杜营长身负重伤，仆地不起，张自忠派人将他抬出险境。洪进田挺身而出，代杜营长指挥手枪营继续战斗。不久，洪上校又中弹牺牲。全营四位连长，一个阵亡，两个负重伤，只剩下一个张连长，士兵伤亡过半。石窝失守了。日军从东、西、南三面猛轰守军不到一平方公里的阵地。
张自忠得知石窝失守，立即带领几个随从赶到南面督战，途中碰到张连长带领手枪营残部后撤，马上把他们拦住，对张连长说：“我是总司令，如果我是连长，这几个日寇不够我一连人打的。”张连长一听，二话没说，甩掉上衣，赤膊挥刀，大喊一声：“不怕死的跟我上”大家热血沸腾，蜂拥而上，日军被这不要命的气势所震慑，逃离了石窝。
夺回石窝之后，张自忠返回陈家湾指挥所。日军的包围圈越来越小，炮弹如暴雨般倾注，步机枪的吼叫声一阵紧似一阵。
突然，一颗炮弹在指挥所附近爆炸，弹片将张自忠右肩炸伤，紧接着又飞来一颗子弹，打穿了他的左臂，鲜血浸透了军装。护士长史全胜见状，急忙跑来包扎。卫兵们一见总司令负伤，都惊慌起来。张自忠按了按伤口，满不在乎地说：“没什么，不要大惊小怪的。”
中午过后，日军的攻势更加凶猛，前锋离陈家湾守军指挥所只有几百米。张自忠被几十名卫兵簇拥着撤到杏仁山。守军三面被围，惟有东北面的长山方向还有缺口，只要翻过长山，仍然可以突围，夺得一条生路。大家原想借指挥所移动之机，劝张自忠翻越长山突围，但张自忠到了杏仁山就不肯再动，要将指挥所设在这里。
眼看日军迅速迫近，徐惟烈小声建议说：“总司令，移动移动位置吧？”旁边有人附和：“敌人三面包围我们，不如暂时转移，重整旗鼓，再与敌人决战，不必要的牺牲应该避免。”
张自忠一听，很不高兴地说：“我奉命追截敌人，岂能自行退却！当兵的临阵退缩要杀头，总司令遇到危险可以逃跑，这合理吗？难道我们的命是命，前方战士都是些土坷垃？我们中国的军队，坏就坏在当官的太怕死！什么包围不包围，必要不必要，今天有我无敌，有敌无我，一定要血战到底”
下午”点钟，参谋处长吴光辽腿部被炸成重伤，血流不止。张自忠见状，立即吩咐两位参谋：“把你们处长架走，你们俩各架一只胳膊。吴处长要忍点痛。你们往东北方向，翻过长山去吧。”这三人不忍心离去。张自忠一再催促，甚至发火了，他们才流着泪，一步一回头地向东北方向撤去。
这时，日军调集大批山炮对准杏仁山疯狂轰击，张自忠身着黄色军服，目标十分暴露，形成一个被弹巢，炮弹如雨点般炸落在前后左右。副官贾玉彬和护士长史全胜被炸身亡。张自忠右腿被炸伤，裤腿和袜子都被鲜血浸透。
在生死绝续的最后关头，李文田终于忍不住又开了口：“总司令，我们人太少，三十八师又赶不上来，看情形是顶不住了，还是到山那边整顿一下再说吧”
“什么，老李，你也孬了？”张自忠很生气。
见总司令动怒，李文田干脆把心里话照直说了出来：“论公你是长官，论私你是朋友，我理应跟着你，帮助你，但今天这个仗实在是打不下去了。现在赶紧转移还来得及，我劝你马上撤离吧！你实在不走，我可要走了”
张自忠愣住了，心中一阵苍凉。他静静地坐在土坡上，低头深思，一言不发，任凭炮弹在附近爆炸，任凭伤口的血向外流淌。李文田以为总司令会跳起来把他痛骂一顿，但张自忠只是抬起头来温和地说：“老李，你们谁都可以走，我是不能走。你们赶快走吧，不要管我了。”
李文田见劝不动他，只好带着两名卫兵悄然离去。
过后，张自忠派人护送徐惟烈撤离，又命令张敬转移，但张敬坚决不走。
下午两点左右，日军步兵在炮火掩护下发起攻击。张自忠站起身来，带伤督战。此刻，他已不指望援军到来，只希望在战死以前，指挥仅有的一点兵力多杀几个敌人。他神色严峻，威仪凛然，两眼闪射出令人震颤的光芒，给官兵们增加了勇气。张敬追随在他左右，一面走，一面高喊：“总司令在此，谁也不许退”
行进中，张自忠突然发现，西南方小山头上退下了几个散兵，就狠狠地对卫士说：“你去看看那几个人是怎么回事，如果装孬种，就地正法！用刀砍，不要用枪打”