下午三點鐘。迫不得已的日軍終於使用了他們最後的一招氣。由於當天的風勢並不是太好。所以為了防止自己被著包括松井石根在內的所有日本人都戴上了防毒面具。接著大批的彈頭刷著紅漆的炮彈被人小心翼翼的取了出來。推入了炮膛。很快那些測算員們吧校正好的諸元進行了最後的校正（因為毒氣彈可不是普通的炮彈，算錯了打到自己人可就慘了）最後才拉動炮栓……
一發發炮彈從各種口徑的火炮裡飛了出去。很快寶山城便又一次被對方的炮彈所覆蓋。不過和前兩次不同的是。這次的炮彈並沒有產生飛舞的彈片或者灼熱的火焰。而是一團團白色的煙霧。很快這種死亡的煙霧就把整個寶山城給覆蓋了。
「閣下！根據水上飛機和氣球的偵側報告。整個寶山城全部給我們的煙霧給覆蓋了。現在的能見度已經為零。按照以往的經驗。我認為整個城裡應該不會有支那的守軍了。」將非常恭敬的說到。
「是麼？」聽了自己參謀長的話。松井石根摸了摸自己的鬍子。然後說到：「剛才你不是也說支那守軍應該崩潰了麼？為什麼我們兩次進攻還是失敗了？難道說那些攻擊我們的人是幽靈？」松井石根大聲地反問道。
「這個！剛才只是特例。」那個參謀長愣了一下。然後說到：「因為到目前為止，在戰史中我們還沒有使用了毒氣，對方防線仍然沒有被我軍突破的情況出現。所以閣下就算對方是精銳部隊。但是他們絕對不是毒氣的對手。」那個傢伙顯得十分的自信。
「嗯點頭。「命令部隊等毒氣散了之後立刻發動進攻，奪取全城。」
老大的命令一下。那些日本兵自然是不敢怠慢。還沒有等待毒氣完全的散去。他們就開始集結自己地部隊。然後一個個戴著豬頭面具的士兵拿著步槍往寶山城裡衝去。這次中國軍隊並沒有在城牆附近等著自己了。至少大部分的士兵衝過了城牆都沒有遭遇到任何人的抵抗。於是所有人開始相信自己的老大說的是真地。支那士兵已經在剛才的毒氣特種攻擊中全軍覆沒了。
很快大批的日軍以小隊為單位開始進入寶山城，他們拿著步槍搜索這這裡的一切。不過很遺憾對方並沒有給自己留下什麼線索。遍地的瓦和燒的發黑的木頭四處散落。原本就不寬闊的街道被碎石塊和燒焦的木頭堵的嚴嚴實實。而空氣中則散發出一種奇怪地混合氣味。燒焦的烤肉味、嗆人地煙味、死老鼠的臭味、還有芥末地辛辣味（主要是芥子氣散發出來的味道）那些日本士兵抬頭望去。天空中原本黃黃的太陽也因為寶山城上空籠罩的濃重的煙霧而消失的無影無蹤。不過雖然沒有強烈的陽光的照射。但是天氣卻更加地悶熱了。在這麼熱的天。戴著橡膠和玻璃製成地防毒面具的確是一件非常痛苦的事情。不過又不能不戴，因為拿下這個面罩同時也就意味著自己在拿自己的性命開玩笑。
又過了大約三十分鐘，日軍大約有兩個大隊的士兵進入了這個看上去並沒有任何生物的小城市。同時率先進入這個城市的第步兵第12聯隊聯隊長安達二十三大佐用無線電向他們的指揮官松井石根匯報道：「我軍已經進入了寶山城。目前整個城市的三分之一都在我們的控制之中，我們並沒有發現任何支那人。估計他們不是被毒氣殺死就是全部潰散了。」
正當那個人在得意洋洋的向松井石根匯報的時候。忽然從城的西面傳來了一陣爆炸聲，聲音非常的大，以至於讓收聽嘈雜的無線電的松井石根都能聽到。「安達君究竟出了什麼事情？怎麼會有爆炸的聲音？」在電台的另一段大聲的問道。
聽到自己老大的喝罵聲。那個安達二十三的面子感到有點掛不住，於是他急忙叫來了自己的參謀然後去詢問情況。過了一會兒那個參謀回來告訴自己的長官。「閣下！支那人並沒有完全撤離這個城市。他們只是放棄了城東和城北，卻把部隊集結在城西和城南。並且還在通往城南的陸上埋放了地雷。剛才那聲巨響就是我們的士兵不小心觸碰了地雷之後所引發的爆炸！」
聽了自己參謀的匯報。安達二十三立刻對其發佈了如下的命令：「立刻肅清寶山城內所有的支那守軍的殘餘力量。而且一定要不惜一切代價去消滅對方。」他之所以這麼說是因為剛才在自己的老大面前已經誇下了海口。如果不盡快消滅對方的話。那豈不是自己抽自己的嘴巴。所以想到這裡他就感到無比的鬱悶。同時也期待著自己的士兵盡快的消滅那些討厭的支那人。
在得到了自己老大的命令之後，那些日本士兵立刻投入了攻擊之中。不過進攻的時候所有人都顯得有些心不在焉。畢竟幾乎所有的人都知道，他們遇到的是一支不怕炮彈、燃燒彈、戰車甚至毒氣的部隊。而在他們的腦子裡，能夠遇到這麼多可怕的東西而不潰散的部隊簡直不是普通人組成的。而應該是一群非人類。而和這類非人類作戰，保住自己的小命才是最重要的。於是戰鬥就打的有點拖拖拉拉。每一步日軍都顯得非常的小心，就這樣交戰了一個多小時他們還是在原地踏步。
聽到自己的部隊半天毫無進展的報告之後。安達二十三感到面上無光。在聽了自己前線指揮官的簡單介紹之後。他終於簽發了死命令。命令所有部隊必須在兩個小時之內結束戰鬥。否則一律按軍法論處。此外他還以武士道精神激勵自己的士兵，要他們為了天皇而盡忠！並且他還嚴格劃分了戰鬥區域。以兩個大隊的
擊沿著穿城大道攻擊前進。徹底割裂對方的防禦體I;兩個大隊則從西北方向切入，攻擊對方的核心陣地天主教堂。另外一個大隊則從南面攻擊前進牽制中國軍隊的南面防線。此外還有一個大隊的兵力作為總預備隊。
於是經過調整的日軍立刻於半個小時後發動了進攻。由於有了軍法和所謂的武士道的激勵。日軍的士兵顯得格外的賣力。他們嚎叫著向中國守軍的陣地衝了過去。不過由於地形的限制。日軍並沒有使用步兵炮，這主要是因為步兵炮由於行動不便不好攜帶。此外還有就是因為那裡幾乎全部都是廢墟，花半天的精神都不一定能夠找到目標。何況自己在近戰中的素質並不低於對方。於是一場異常激烈的戰鬥就展開了。
由於是近戰所以日軍並沒有進行傳統的火力支援（當時日軍的步炮協同並不是很好如果進行近距離支援的話會打到自己人的）而是派出以小隊為核心的戰鬥小組對中國守軍的陣地進行猛烈的攻擊。而中國守軍則見招拆招。雙方在每一條街道。每一個建築。甚至每一個廢墟之間都展開了激烈的搏殺。一般是日軍剛剛突破了一個陣地，就立刻遭到對方的反擊。一時間子彈的呼嘯和炮彈的爆炸充斥著整個寶山。而這個不起眼的縣城則再次陷入了可怕的戰火之中。
到了下午五點多鐘。憑借優勢兵力地日軍終於在寶山城的西北防線打下了一個楔子。很快這裡就成為了中日雙方軍隊的焦點。雙方在這裡展開了激烈的衝突。尤以天主教堂附近的爭奪為最。
這個三層樓高的教堂是目前整個寶山城的最高建築（原本是五層。被大炮砸掉兩層）守衛這個據點的是133796團一個加強排地75，排長是一個叫廖鈞的中尉。在接受任務前，796團團長傳文親自接見了這一排人，他知道這個天主教堂對整個寶山守軍的重要意義，同時也明白那裡也是一個死地，因此他交待的命令只4字：「死守，守死。」團部也極慷慨地為守軍配備了2挺重機槍、3挺輕機槍、2擲彈筒及大量彈藥。對於團長的重托，憑借精良的裝備。廖鈞惟有守命令，方盡軍人之職。針對日軍地集團衝鋒，廖鈞除加強正面火力外，又以2為組，從側翼配合牽制敵人的進攻。而攻擊這個小小要塞的則是日軍第1師團步兵第12聯隊第7大隊，這個大隊是日軍第12丸龜步兵聯隊的王牌部隊。由於這是一個非常重要的據點所以安達二十三便把這支部隊派了上去希望他們能夠一鼓作氣拿下這裡，從而敲斷「支那守軍的脊樑骨」。而該大隊的大隊長葛野礦對於這個看上去如同巴掌般的地方很不在意，在他看來，這個並不是十分的堅固的地方並不值得自己花多大地力氣，一個中隊的力量就能夠取得最後地勝利。於是在沒有經過火力偵察的情況下。他讓自己手中地四個中隊的士兵排成密集的波浪隊形。向這個看上去不起眼的地方猛撲過去。不過中國軍隊的裝備和士兵的氣勢讓所有進攻的日本士兵都感到吃驚，很多士兵根本沒有衝到對方的陣地前面就立刻遭到了中國守軍機槍地猛烈壓制，在密集的彈雨下。成群地士兵如同無辜的兔子一樣被無情的子彈打翻，屍體雜亂無章的鋪滿了整個路面。而且更讓所有士兵感到鬱悶的是由於遍地都是瓦礫所以士兵的攻擊受到了很大的阻礙。複雜的地形讓擔架都上不去。所以很多傷兵都撤不下來。只得任由那些受傷的士兵躺在地上哀嚎。
不過葛野礦並不甘心。在第一次攻擊失利後的二十分鐘之內，他重新組織了部隊進行攻擊，這次他採取了更加徹底的攻擊方式。三個中隊齊頭並進。採取所謂集團肉彈的攻擊方法向前進攻。而這樣的進攻曾經在日俄戰爭時期受到過奇效。守衛旅順的俄軍就是在乃木希典的肉彈攻擊下最終被擊潰。而當時這支來自四國的「勁旅」也作為進攻的矛頭參加了旅順要塞攻堅戰，以及東雞冠山的惡鬥。並且建立了「赫赫威名」。於是身穿黃色軍服日本士兵怪叫著。平端著刺刀向中國守軍的陣地衝了過去，走在最前面的士兵被子彈擊中倒地之後。後面的人踏著被擊中人的身體往裡面衝去。而後面的一個人倒下之後，另一個人則緊緊的跟上。最後在付出了重大的傷亡之後，瘋狂的日軍硬是衝進了守軍的陣地。但是還沒有等他們站穩腳跟。守軍明晃晃的大刀就舉了起來。雪亮的大刀片毫無徵兆的向剛剛衝進來的日本鬼子的腦袋上砍去……。於是雙方在這個方圓不足兩百平方米的地域內整整是四進四出，從教堂內到教堂外都散落著雙方士兵的屍體。而門口的日軍的屍體更是堆的足足有兩米多高。殺到最後，1個加強排除了廖鈞和他的勤務兵外，僅剩一個班長和一個戰鬥兵。而對面的第7大隊也徹底的垮了。一個大隊僅陣亡的士兵就達到400人。而受傷則超過了500人。隊長戰死6個，重傷3個。三個中隊長戰死，一個重傷。甚至他們的大隊長葛野礦也身負重傷。日軍第7隊幾乎算是全軍覆沒。而所謂的武士道精神也隨著這次進攻的慘敗而煙消雲散。
戰鬥一直持續到晚上9點。最後中國軍隊的援兵江蘇保安團三團的士兵的到來使得日軍的攻擊陷入了崩潰。於是流盡了最後一滴血的日軍士兵不得不撤退重整。
20軍133憑借這一仗徹底的奠定了其防守戰鬥的威名。而日軍的老大松井石根則開始皺起了眉頭。「小小的寶山都那麼難攻克。那麼上海豈不是一個要塞？」想到這裡他立刻拿起了毛筆。提筆向陸軍部發了一封電報：「上海的陸上作戰遲遲未有進展。需要加強陸軍兵力……」