刀督戰，我守軍極力阻擊敵人的進攻，向爬城日軍投出手榴彈，兒玉和幾個日本兵當場被炸死。上午10點，3000餘名日軍，30餘門火炮，8架敵機，20餘輛坦克分多路向中國軍隊陣地發起猛力攻擊。中國軍隊將士奮勇還擊。11點，日軍炮兵和空軍集中火力掩護步兵向南門衝擊，企圖攀城。我官兵沉著應戰，堅守陣地，激戰達4小時之久，敵人也攻城不下。日軍向關城繼續增加兵力，布成陸海空聯合總攻的陣勢。
1月3日上午8點，日機6架在山海關城投彈10餘枚