塞北的枪炮声逐渐的平息下来的时候，南京城的炮火却越发的猛烈了。
12月6日，这是南京保卫战最关键的一天。
北路的海派遣军第11师团之第10旅团于这一天攻占了镇江，打开了前往南京城的门户。
与此同时，第16师团则是攻占句容后，继续向汤山开进。
第9师团则是遭已在淳化镇对守军74军王耀武的第51师发动攻击，先头部队已经靠近了南京城。
南路的第10军114师团则是攻占了南京以南的秣陵关，第6师团也同路到达该地。
而在此之前，第五师团之国崎登的步兵第9旅团已攻占了郎溪，6日开始由郎溪向马鞍山开进，企图由该地渡过长江，然后从江北攻向浦口。
第18师团已由广德西进，通过十字铺作进攻宁国的准备。
综合以上情况，日军华中方面军所属的两个军、7个师团又两个旅团，至12月6日，除马鞍山、芜湖尚未占领外，从镇江、句容、汤山、淳化、秣陵关已在江南对南京形成了包围的态势。
南京卫戍司令唐生智，根据上述情况，从12月6日晚间开始，将在镇江方向的部队全部集中至南京。
在第一线抗击的徐源泉第2军团、叶肇的第66军、俞济时的第74军，经12月6日、7日、8日3天的勇猛抗击后损失较重，全部被迫撤至第2防御地带，又坚持了4天的防御作战。
各部队在作战中仍异常勇敢，但伤亡很大，人员、弹药、装备得不到及时补充。
防守南花台正面的孙元良第88师的朱赤、高政嵩两位旅长与大批英勇杀敌的军官士兵相继壮烈阵亡。
担任攻击南京城的敌第6、第114、第9、第3、第16师团，于12月8日到达了预定位置，各师团的炮兵部队也已进入了阵地。
配合作战的坦克部队已集中到待机地域并选定了攻击路线；两个军的攻城区段及入城后的作战分界线已经确定；各师团入城攻击时派出的1个联队也已指定；陆空军、海空军已轰炸了南京及以远的南昌、武汉、蚌埠、安庆等地。
日军在做好了攻城部署之后，于12月9日正午，松井石根派出军使向唐生智送达开城投降的劝告书。
随之，敌机亦在南京上空大量空投了这项文告。
对于松井石根的劝降，唐生智表现得非常坚决，断然予以拒绝的同时，并下达了与南京城共存亡的命令。
关于唐生智在南京保卫战中的表现，前期还是可圈可点的。
尤其是在蒋委员长撤往武汉之后，唐生智一下子成了人们关注的焦点。
自从临危受命以后，唐生智有时也在想，自己也许真的很蠢，在危难之中以抱病之躯替蒋介石卖命，值得吗？
可是，他知道虽然有投机之嫌，但是自己在国家民族危难之中挺身而出，守的是我堂堂中华民国的首都，为的是为国家尽忠守节，岂是为蒋一人卖命。
每每想到这些，唐生智的心就十分的坦然，一股热血在周身激荡。
所以战前唐生智上开会见国内外新闻记者，并在频频闪动的镁光灯下表示：“本人奉命保卫南京至少有两件事有把握，第一，即本人所属部队替与南京共存亡，不惜牺牲于南京保卫战中；第二，此种牺牲将使敌人付出莫大之代价。”
为了表示破釜沉舟，背水一战的必死决心，唐生智要交通部长俞飞鹏把下关到浦口之间的渡轮停开，并下令所有军用民用大小船只一律交由宋希濂的36师严加看管。
包括长官部在内，不准留有一条船，违令者以军法论处。
与此同时，他还命令驻防江北的胡宗南的第1军，凡由南京向北方渡江的任何部队或者军人，一律制止，如不听从制止者，格杀勿论。
此令一出，守城官兵一看退路已绝，只有抱定必死决心。
唐生智的这道命令一下，顿时江面上空空荡荡，看不见一条船影，守城官兵个个坚守岗位不敢懈怠。
就因这道命令，后来南京城破撤退之时，连唐生智自己也差点为找不到船而跑不出去。
在得知南京守军拒绝投降之后，日军随即对南京城展开最后的进攻。
12月11日，各路日军已攻至南京城外，在其空军、炮兵、坦克部队的配合下连续攻城，一部已到达江心洲。
守卫在光华门附近的是87师所属易安华的第259旅和陈颐鼎的第261旅。这两个旅的官兵，在上海作战中表现得极为英勇。
该部原任务为由镇江撤至江北，担任苏北地区作战，但官兵们一致要求参加保卫国家首都南京的战斗，以增添陆军第87师的光辉战历，结果得到了批准。
当吉住良辅的第9师团以炮火打塌了光华门的城墙并突入城内约200米时，防守在该地的87师之259旅、261旅即从其侧后围堵并从正面加以反击，经一天一夜的浴血奋战，终于将连续由该地突进城内的敌第9师团之突击队全部歼灭，从而恢复了原防守态势。该
不过这两个旅在反击中伤亡亦很重，大部排、连，营、团长及许多士兵先后牺牲，就连第259旅旅长亦牺牲于这次作战中。
随后，日军用重炮兵轰开了其第9师团攻击当面城墙的3处缺口，第九师团即由这些缺口攻向城内。
12日，攻击中华门的第6师团47联队的第3中队长三明保真大尉率其部队经激战后，于当日中午12时30分爬上了中华门附近的一段城墙。
第6师团的其余部队即迂回攻击，沿着秦淮河经水西门、汉中门、草场门、定淮门方向进攻。
战至12月12日晚，南京的情况已相当危急。
最终，南京卫戍司令长官唐生智在请示最高当局之后，依照命令开始组织突围。
根据命令，除叶肇的第66军、邓龙光的第83军由太平门向东经岔路口、仙鹤门、东流镇、汤山突围而至宁国地区外，其它各部队均渡向江北至滁县集结。
然长江古称天险，10余万部队在有严重敌情的条件下被迫组织渡江本非易事，结果在渡江中部队遭到极大的损失。
74军在城南突破敌军之包围，至双闸镇渡江，13日到达江北时，部队尚剩三分之一！
而第36师、87师、88师、教导总队等由下关渡江的部队，到达预定地点时各仅有1000余人，而87师损失就更重。
唯独徐源泉的第2军团由八卦洲对岸的乌龙山进行渡江，由于组织了有力的掩护，因而损失最少。
而日军方面于12月13日拂晓开始总攻击，但拂晓以前，即发现城内炮火停射，城墙上的守军枪声沉寂，根据这些征候，日军判断守军已开始撤退，但仍按原计划发动总攻。
规定各师团派出1个联队，于13日上午分别攻进了南京城。
第16师团一部由中央门攻入城内，大部在城外进行搜索攻击，一部沿着北护城河的铁路攻向下关，当发现有守军及成批难民，从下关渡向浦口时，即乘汽船在江上以轻火器猛烈射击，致使大批中弹之南京市民和军人落水丧生，顿时这段江面处处呈现红色。
日军攻占南京，这是明治维新以来，日本陆军第二次攻占了我国的首都。
其第一次为1900年由山口素臣中将的第5师团，以参加八国联军的名义，先于俄、美、英国的军队攻占了北平。
日军攻占南京的当天，参谋本部通过皇宫的侍从武官府，向天皇报告了这一战况。
而日本天皇则是对于所部在区区4个月内就攻占京、沪地区的“忠勇”行为，极感满意，并对前线的部队下令褒奖。
对于日军而言，攻占南京是他们莫大的荣耀，但是对于中国军民而言，这却是最为黑暗的一天。