攻城和野戰的打法不一樣，獨立三師和二一八師必須重新進行部署，並且還要等待空軍用重磅炸彈炸開城牆。
瀋陽的日軍根本沒料到兩萬多的兵力還頂不住中國軍隊半天的進攻，此時已經亂了陣腳。城防指揮官、日本關東軍第四十四集團軍司令官本鄉義夫急忙把城內最後的兩萬多預備隊和十幾門戰防炮調往了東北面，以將強城牆工事的防禦。
可這個命令剛剛下達，就聞報東面的中國軍隊已經距城區只有六公里了。本鄉義夫只好改變了命令，將一半的預備兵力分配到了城東。
下午十三點三十分，幾十架載着重型炸彈的轟炸機對瀋陽東面和東北面的城牆開始了轟炸。
由於瀋陽市區內日軍的地面防空火力較強，四航司的俯衝轟戰機爲了能夠精確命中目標非得又比較低、航速也控制較慢，因此有四架轟炸機在投彈過程中先後被日軍防空火力所擊中要害，其中一架轟炸機的兩名飛行員還沒來得及跳傘，飛機就墜毀在了市區，另外兩架轟炸機的飛行員勉強將飛機拉高後棄機跳傘，幸好是落在了城外自己的陣地上，還有一架轟炸機搖搖晃晃最終飛回了機場。
見轟炸機受到襲擊，擔任掩護的戰鬥機馬上對暴露的日軍防空火力陣地展開了攻擊，將不及轉移的日軍高射炮和高射機槍大部摧毀。
不過也有兩架戰鬥機被日軍擊中，其中一名飛行員陣亡。
雖然空軍遭受了損失，但由於飛行員們的勇敢沉着，轟炸機投下的大部分炸彈都命中了目標，幾十枚八百和五百磅的炸彈將瀋陽的城牆炸塌了二十多處。
獨立三師和二一八師的一百多門火炮，在轟炸之後緊接着又對城牆進行了十分鐘的密集炮擊，裝甲部隊隨即便發起了對日軍城牆陣地的攻擊，也就一公里多的攻擊距離，坦克裝甲車幾分鐘就衝到了城牆下，等噴火坦克對豁口噴射幾次之後，坦克裝甲車就沿着倒塌的磚土向上駛去，在一些裝甲車輛無法上去的地段，裝甲車內的作戰人員乾脆跳下了車，在多層次密集火力的掩護下徒步向上攀爬。
十四點零三分，獨立三師和二一八師幾乎同時在數個地方登上了城牆。
瀋陽的城牆是滿清當做皇城修建的，上面可並排行駛兩輛坦克，裝甲部隊一上了城牆就彷彿進入了無人之地，密集的槍炮將城牆上的敵軍打得無處躲藏，許多日軍被逼不過，乾脆就從十幾米高的城牆上跳了下去。
城牆上的戰鬥過程很短暫，不到十分鐘坦克裝甲車以及步兵就下了城牆，開始向日軍城內防禦工事發展開了攻擊。
中午十二點整，何欣怡就在廣播中發佈了中國軍隊已兵臨瀋陽城下、並將對瀋陽市區展開攻擊的戰報。
從這一刻起，幾十萬部收音機和擴音機就沒有關再關機，能離開崗位的人全都聚在了收音機和喇叭前，城市的街道上再次出現了行人稀落的景象。
從十三點三十分飛機進行轟炸起，何欣怡就開始了對戰況的現場直播，飛機的轟鳴聲和炸彈的巨大爆炸聲在喇叭裡清晰可聞，加上何欣怡穿插的解說，讓數千萬人的呼吸幾乎都要停止了。
唯一一個敢出聲的就是果果，對着收音機一個勁的喊着“我要媽媽！”
半個小時後，當何欣怡宣佈中國軍隊已登上瀋陽城頭時，後方的寧靜立刻被打破了，無數的掌聲和歡呼聲瞬間響徹雲霄！
同時人們也記住了何欣怡公佈的攻上城牆的英雄部隊的番號——新一軍獨立三師和二一八師。
城門還未打開，何欣怡就坐着裝甲車登上了城牆，一邊播報着城牆下戰鬥的進展情況，一邊採訪起了二一八師的一名軍官。
“請問中校的姓名和職務。”
“報告何副主任，我叫林長喜，二一八師三五四團二營營長。”
“聽口音你是東北人，好像還是遼寧的吧？”
“是的，我是遼寧遼陽人。”
“真巧，你以前到過瀋陽嗎？”
“我原來是瀋陽一家雜貨店的夥計，後來當了兵，九一八的時候就住在北大營，那會兒我才十七歲，是個新兵。一走就是十三年，我也三十歲了，今天終於又回來了！”
“這麼說你應該對瀋陽很熟了，能不能給聽衆們介紹一下？”
“可以。我們站的這處在大北邊和小東邊兩座城門中間；直看過去那片黃頂的是故宮；那個灰色的高樓是鐵路大樓；那一片叫大東，我有個叔叔原來就住在那裡；你在看那裡，對了，就是樹多的那一片，就是大帥府；你看你看，飛機現在扔炸彈的那塊是中街東頭······”
隨着何欣怡和林長喜的一問一答，昔日繁華的北方都市、現在戰火紛飛的街區，彷彿都活現現的浮現在了聽衆的眼前，更加激起了人們對國家的深愛和對日本侵略者的憎恨。
在五戰區指揮所的謝昌雲身邊也擺着一臺收音機，雖然各部隊的戰鬥進展報告的很及時，但是他更喜歡聽到自己老婆的聲音。
夜幕降臨之後，各處的戰鬥仍在激烈進行，新一軍已經突進了城區，其他部隊那裡還穩得住？一個個都拼了命的往前打。
晚上二十一點二十分
，中路四十一集團軍從南面攻上城牆，二十三點四十分，西北面的十五集團軍也從小西邊和小北邊兩座城門打進了市區。
攻城戰鬥在進行的時候，位於瀋陽東北方向的阻援部隊，在中午過後也先後與增援的日軍展開了激戰，其中五十七師抗擊了由四平、鐵嶺方向來的一個師團和一個旅團的日軍，十五集團軍騎六師則對陣日軍一個師團。
經過一夜和半天的時間，阻援部隊已經構築起了完備的野戰防禦陣地，縱深十個炮兵羣連十公里內的射擊諸元都設置好了，兩個師屬裝甲團都部署在了陣地兩翼，隨時準備對日軍展開反擊。
而增援的兩路日軍的火炮剛剛架設起來，就遭到了成羣而來的轟炸機和戰鬥機的攻擊，一陣轟炸掃射過後，日軍的近百門大炮大部分都變成了廢鐵。接着，地面炮兵又按照幾架觀察機報來的數據，對日軍炮兵陣地進行了再次打擊，密集的炮火完全覆蓋了日軍的炮兵陣地。
消除了日軍火炮的威脅之後，這個阻擊戰打起來就沒有多少懸念了。日軍一個下午雖然連續發動了好幾次進攻，但是在天上有飛機、身後有大炮、陣地上自動火力密佈的中國軍隊立體防線面前，日軍以二十多輛不經打的單薄戰車和數千肉體組成的攻擊陣型，根本連中國軍隊的戰壕都接近不了，只有寥寥幾十名日軍衝鋒進了一百米內，但很快的都中國士兵射出的密集火力所擊斃，那二十多輛戰車更是在第一次攻擊時就全部被飛機和炮火所摧毀
打到最後，有的中國士兵甚至抱怨道：“小鬼子你們能不能換個花樣，總是這麼衝上來退下去，老子剛纔都快睡着了！”
在這種裝備極不對稱的對決中，日軍的傳統武器和傳統戰術確實拿中國軍隊一點辦法都沒有，這是一個用多少士兵的生命都填不平的巨大溝壑。
雖然還有毒氣彈，但那是對弱者才能使用的。
日軍大本營知道美國和中國四戰區手中的神經性毒氣彈要比自己的催嚏性毒氣彈先進得多，怕遭致本土被化學武器襲擊，因此嚴禁在於美軍和中國軍隊的作戰中使用毒氣彈。
傍晚時分，當日均疲憊不堪時，五十七師和騎六師卻開始發力了。兩個師全都是以裝甲團在兩翼突然出動，以迅雷不及掩耳之勢插入日軍陣中，兇猛的火力不但把日軍逼退了兩千多米，而且還把日軍突前的數千兵力給包圍了進來。
隨着步兵的壓上，被圍的日軍只抵抗了不到一個小時就全部被殲。最後清點戰果，五十七師擊斃日軍六千四百四十餘名，騎六師擊斃日軍五千三百八十餘名，兩處合
計起來，相當於殲滅了日軍大半個師團的作戰兵力。
當然，這其中還有空軍很大一部分功勞。
遭受如此嚴厲打擊，日軍的兩路援軍在半夜過後全都撤了回去。
也得虧這些日軍撤得快，否則天亮之後他們將遭到四航司遠程轟炸機的地毯式轟炸，那時日軍就只有哭爹喊孃的分了。
與打援部隊的放手作戰不同，進入城區的部隊卻打得小心翼翼，重武器輕易都不敢使用，主要是想把瀋陽這座經濟和工業中心較完好的保存下來。特別是十五集團軍和二一七師、二一八師這些東北軍底子的部隊，更是捨不得對城市的建築下手，只能以坦克裝甲車的機槍作掩護，以步兵逐樓逐院的與日軍展開爭奪，因此傷亡也開始急劇增加。
對這種情況五戰區是有所預料和準備的，九月十六日上午，進入城區的各部都減緩了攻擊力度，並向日軍發出了勸降通告。
日軍現在在瀋陽市區還有六萬多的兵力，憑藉地勢的優勢，當然不肯輕易放下武器，因此五戰區的勸降一個上午都沒有得到迴應。
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“不給日本人來一點狠的，看來他們就不肯就範。再發通告，日軍如果繼續抵抗，就讓瀋陽的所有日本人一起殉葬。”謝昌雲發了狠。
瀋陽郊區和城區共有二十多萬日本僑民，這是中國軍隊手中掌握的一個砝碼。
這下日軍不能再無動於衷了。五戰區的通告再發出去之後，關東軍第四十四集團軍司令官本鄉義夫終於在下午十四點半派出了代表與五戰區進行談判。
本鄉義夫提出的條件是中國軍隊允許日軍攜帶日本僑民安全撤離瀋陽。
五戰區談判代表、戰區副司令長官兼參謀長林道庸拒絕了日軍的條件，要求日軍必須無條件放下武器。
雙方討價還價了兩個小時，林道庸最後把條件降到了允許日軍放下武器後撤離，只能攜帶軍官的家眷，並不得對工廠和城市進行任何破壞、不得藏匿攜帶除個人財產外的任何財物，還特別強調了日軍必須保證在瀋陽的盟軍戰俘的安全。
日軍談判代表見林道庸再不肯讓步，便提出要回去向司令官請示。
林道庸拍着桌子道：“你回去告訴本鄉義夫，我們再給他一個晚上的時間，明天上午九點以前要麼派個有決定權的人來，要麼就不用談了。九點鐘一過，我們就是豁出來把瀋陽打爛了，也不留下一個活着的日本人。”
中國軍隊絕不會坐等日軍答覆。
下午十七點半，獨立三師奉命對當面日軍展開了一次強有力的攻擊，
上百輛坦克裝甲車同時出動，兩百多門大炮和迫擊炮一起發射，半個小時的時間就把長寬五百米見方的一片街區打成了廢墟，裡面的兩千多日僞軍一個都沒有活下。
二十點整，中國軍隊以近千輛坦克裝甲車，沿着多條街道同時展開了突擊，雖有二十多輛坦克裝甲車被日軍的炸藥包和集束手榴彈擊毀，但裝甲部隊還是於二十三點多打到了市中心，並控制了瀋陽城區的所有主要街道，將瀋陽日軍分割成了大小不一的幾十塊。
何欣怡向全國聽衆實況播報了這一系列的戰鬥過程。
十七日上午八點五十分，本鄉義夫的參謀長河野次郎乘坐中國軍隊的裝甲車來到了談判地點。
這次河野次郎沒有過多的討價還價，在林道庸重申了可以保證放下武器的日軍的安全之後，便答應了林道庸昨天提出的條件。
根據雙方進一步談判的結果，瀋陽的五萬兩千七百一十三名日軍將在中午開始向中國軍隊交出武器、並在當天分批集中到城東的三片區域，明天中午之前攜帶三千六百多名家眷全部離開瀋陽。
一萬四千多的“滿洲國軍”則被日軍棄之不顧了。
放走五萬多心理上遭受嚴重打擊的日軍，對謝昌雲來說根本算不了什麼，反正最後還是一個都跑不掉，但是能把瀋陽完整的保存下來，帶來的政治上和經紀上的益處將無可衡量，最起碼除了華南之外，僅瀋陽一個城市的工業規模，就足以超過中國其他地方工業的合計，特別是鐵西地區的成片成片的工廠，讓人看着就心跳加速。
也正是由於瀋陽的重要性，廣東省財政廳長區芳浦已帶領由一千六百五十人組成的工作團在瀋陽城外待命，並在當日早上開始了對瀋陽部分街道及工廠的接管。
騎二軍軍長徐樑也在當天上午被任命爲瀋陽警備司令，由該軍所轄的騎三師擔任瀋陽警備任務。
中午十二點剛過，一羣羣的日軍便手持白旗，在中國軍隊的監視下從路旁的房屋中走到了街道上，把槍支放下之後就在中國軍隊的押送下列隊向指定地點集中。
膽子大一些的瀋陽居民，開始是探頭探腦、最後就乾脆走到街道上看起了熱鬧，有的和東北籍官兵攀上了老鄉，一打聽原來是東北軍打回來了，更是歡慶作了一團。
中國軍隊則以最快的速度首先接管了國際戰俘營。三萬多盟軍戰俘見到了塗着青天白日徽記的中國裝甲車開進了戰俘營，有的歡呼了起來、有的喜極泣淚、有的跪地不停的畫着十字。
這一刻，他們都知道自己的噩夢結束了！
五戰區指揮所已於當天遷至了瀋陽南門外，在指揮所裡，蔡南心情輕鬆的向謝昌雲問道：“昌雲，你看這九一八怎麼紀念？”
謝昌雲還沒答話，剛從城內回來的李一權就搶先道：“我看乾脆搞一個閱兵式，我看了，火車站前面那一塊地點很合適。”
在幾個戰區的將領中，也只有李一權敢搶謝昌雲的話。
謝昌雲想了想道：“這個方式可以，要搞就搞隆重一些。新一軍和二一八師最先打進瀋陽，這兩個師要全體參加。其他三個集團軍每個集團軍抽一個師，裝甲和炮兵部隊抽六個營，工兵和舟橋部隊也要照顧一下。算起來也有八九萬人了。空軍出動一百八十架飛機，機種由空軍自己安排。裝備方面各種武器全都要亮相。時間不能太晚，要不然就不好拍攝了。就定在下午三點半開始閱兵。對了，空中也要航拍。姐夫，閱兵式的程序方面你和欣怡去商量吧！”
在蔡南面前，謝昌雲沒有必要稱呼李一權的官職。
下午，李一權一面下達了參加閱兵的部隊的調動命令，一面把何欣怡請了來，和戰區政治部的人一起與何欣怡商量起了閱兵式的細節。