5月4日，第15军和第98军总算运动到位，17军向15军移交完阵地后，军长高桂滋松了口气。他的部队号称两个师,可是堪用的只有84师，高增级的新2师只有不足两千人在运城一带，其余部队还在安阳的亳城进行整训，根本派不上用场。
天天唱空城计的感觉实在不好受，更要命的是部队武器不足。250团团长艾捷三天天向军部挂电话，说是他们团还有不少机枪是缴获的日本货，打起仗来怕误事。作为84师的老长官，高桂滋哪有不知道的道理，可是战区除了点粮食什么都没给，他就是想给都没办法。好在第3军唐淮源军装给他指了条道，去陕州城找保安旅想想办法。
一个军长向一个旅长化缘，这种事情听起来有些匪夷所思，不过新式比人强，高军长还是派出参谋长金崇印跑了一趟。谁知这一去还真没空着手回来，两门九二式步兵炮、炮弹二百发，十五具日造掷弹筒、掷榴弹五百发，三百条中正式、七百条三八大盖、二十挺九二式重机枪、三十挺九六式轻机枪、两挺ホ式13毫米高射机关炮，配套的弹药十五万发，此外还有二百枚地雷和一百五十发75山炮的炮弹。因为战事紧急，保安旅特地派出卡车将武器弹药送了过来。
17军基本上都是汉阳造当家，不少家伙式还能追溯到中原大战之前，轻重机枪也远没有达到标准配置。火炮一项更可怜，除去不多的迫击炮外，就84师炮兵营有三门晋造13式山炮，六公里的最大射程虽说比15军的沪造克虏伯远出一半，可是炮弹只有四十七发。现在有了这些补充，部队好歹能在日军的攻击下多撑一阵子。
日式步机枪被配备给250团，250团换下来的国械武器和那批中正式再补充给251团、252团和补充团，高射机关炮和九二步兵炮归炮兵营，几乎是一夜之间84师的实力就提高了不止一个档次。
84师换装以后，新2师不乐意了。师长高增级几天前才由洛阳警备副司令任上调到师里，所以他没好意思出面，副师长赵奎阁径直跑到军部，什么话也不说、就直愣愣的盯着高军长。手心手背都是肉，虽说新2师不是自己人，可大面上的事情得摆平，高军长只得拨出六挺九二式重机枪和六具掷弹送了过去。
手里有家伙、嘴里有粮食，尽管中条山方向局面依旧不乐观，可毕竟比之前的态势要好上很多。最重要的是，作为战役预备队的93军已经就位，万一一线阵地出现问题，至少能有力量上来堵住缺口，如果部队被迫退却，身后也有人接应，这仗似乎有了些希望。
日军那里还在自顾自的演戏，从山西太原方向发来的火车上总能见到各种渡河器材，甚至还有大批的侦察机在洛阳方向晃悠。
5月6日8时，从太原机场起飞的四十六架战机突然飞抵洛阳上空，城内顿时被炸成一片火海。11时，运城、陕州方向也遭到大规模轰炸，尤以对茅津渡、平陆县城等为盛，守军多处仓库被击中。坊间传闻，第三军弹药储备另战区配属给该军的十余门火炮在轰炸中全部丧失。
7日，日军将空袭范围扩大到了西安、咸阳、郑州、汜水、澄城、大荔、朝邑。洛阳城内突然谣言四起，大批民众因惧怕日军南渡黄河而出逃，火车站外的秩序几近失控。同日下午，日机轰炸潼关，陇海铁路的黄河铁桥被炸断。
8日晨8时起，日军轻轰（炸机）第90战队的35架99式双发轻型轰炸机自山西太原机场出发，分四批连续轰炸了茅津渡、会兴渡，守军防空火力奋起反击，在茅津渡上空击落日军99式双发轻轰两架，击伤一架。同日下午，自河南新乡出发的轻轰第32战队30余架97式轻型轰炸机及部分战斗机、侦察机分别攻击了垣曲县城、平陆县城及闻喜县城，在平陆县城方向被击落三菱97式司侦和97式轻轰各一架。
5月9日晨6时，战役突然全线打响，日军分左中右三路全线展开进攻。
左路稷山方向，日军以36师团一部及独立混成第16旅团在独立野战炮兵第3联队及独立工兵第一联队的配合下强渡汾河，守军第15军及第17军随即凭借预筑工事展开反击。双方激战至上午9时，日军轰炸机及战斗机一部赶至战场，炮兵亦开始发射毒气弹，共同掩护工兵架桥。
中路，自新绛、侯马出发的日军集中山野炮近百门，猛轰我阳王至礼园一线阵地。炮击开始约三十分后，日军以坦克装甲车60辆为先导，掩护步兵发起攻击。
守军为27军46师136团，前期备战中，官兵们在沿线百姓的帮助下构筑了大批反坦克壕，这使得日军装甲部队在前进时异常困难。待坦克、装甲车靠近后，守利用前期马店战斗中缴获自日军四门九四式37mm速射炮四门，先后击毁日军坦克四辆、装甲车两辆，另有多辆带伤逃走。
日军指挥官随即调动步兵发起强攻，136团各部凭借之前第四集团军构筑的钢筋（轨）水泥工事与日军展开激战，并多次引爆阵地前预先设置的电控炸弹、与敌重大杀伤。战至上午11时，阵地依旧在我方掌握之中，但有多处工事在日军重炮攻击中损毁。
趁着战斗间隙，136团派出部分士兵借着炮击扬起的尘土摸出战壕，不仅带回三八式步枪二十余支、九六式轻机枪一挺等战利品，还弄清了对面敌军的番号。不仅战前侦知的41师团清水规矩所部及独立混成第9旅团池上贤吉所部都在攻击部队之列，甚至北面稷山县的36师团主力也运动到了这里。他们随即将这一情况上报军部，并请求支援。
右路日军的攻势最为激烈，21、35、37师团及骑兵第4旅团，另伪军约两万人，自晋城、阳城、沁阳、温县、博爱等地，兵分五路同时对驻守济源的第9军裴昌会部发起攻击。
开战后仅两个半小时，在沁阳以西扼守公路的第9军54师就向军部发出了告急电：敌五路共约五万余人，另装甲车70余辆、山野重炮近一百八十门正向我部阵地猛攻，前线伤亡惨重，突围已无希望，唯有死战而已！
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