淳化镇在南京东南郊外，建于北宋淳化五年（公元994年），距今已近千年，镇内名胜古迹众多，南朝石刻、明代即被列为金陵四十八景之一的“虎洞明曦”，加之集镇老街独特造型更是古风古韵，可谓是江南村镇之典型。
按照上峰的命令，第51师的任务就是在这一线构筑工事，防御高桥门、湖熟镇、淳化镇一线，以拱卫南京的东南大门。原先在淳化一带是筑有预设国防工事的，部队进入阵地之后，却发现淳化镇、牛首山一带的预设钢筋混凝土国防工事有的被土埋着，有的机枪掩体的门还锁着。这让正在进入阵地的第301团很是愤怒，在他们的侧翼位置上就是淳化的主阵地。现在居然连工事都进不了，还拿什么防御阵地？！
“团座，那些工事根本就无法进入，都他娘的锁着门呢！”301团团长纪鸿儒刚从阵地下来，就气呼呼地冲进了旅部，“这他娘的都是偷工减料，有的简直只是敷衍堆成的土堆，哪里是什么钢筋混凝土，而且我们手中连张工事位置图都没有。”
“告诉弟兄们，所有锁门的工事都给我砸门而入，那些机枪掩体射击孔过大的立即用沙袋填起来，他娘的日本人不会给我们太多时间的。”周志道旅长下令道。对于国防工事的情况，同样气急败坏的第51师师长王耀武干脆一纸材料将不满捅到了军里。
他在报告中这样写道：“构成坚固而纵深之阵地，需工甚大。而担任作战之部队输送力量薄弱，爆破材料及障碍物材料极感缺乏，虽经星夜赶筑，终以正面过宽，材料缺乏，阵地未能完成预期之坚固程度。”虽然到达前线即连夜紧急抢修阵地，但面对这样的工事，还是让人感到愕然，因为时间根本就来不及了。
时间的确是来不及了，在从芜湖方向以及经过宁国南下退去的中国军队越来越多，因为日军第10军根据华中方面军司令官松井石根大将的指示，以切断中国军队退路为作战目的，在12月4日第10军命令第18师团改变原有的前进路线，沿着宁国、芜湖、南京公路，向南京进攻，同时又命令第114师团、第6师团抓紧向南京进攻。
从12月6日14点多开始，第51师的正面就开始发生激战，由天王寺、上葛村前进的日军第9师团以一部骑兵百余、后续步兵约500多人，在湖熟一线和第51师警戒部队发生接触后，随即向湖熟镇一线的前进阵地发起猛攻，第51师的警戒部队在一度积极抵抗后，始将湖熟镇放弃。
与此同时由土桥镇、索墅镇前进的日军约500多人也与淳化镇方面的第306团前进部队发生激战，随后又向淳化镇阵地施行威力搜索，大批飞机整日在淳化镇阵地更番轰炸。第301团团长纪鸿儒率守军冒死抗战，并派队驱走索墅镇日骑。至傍晚，淳化正面的日军增至2000多人，并以飞机和重炮掩护，接连对第51师阵地发起猛攻。而在距南京15公里的牛首山之处，日军熊本第6师团也与第74军第58师冯圣法部发生了猛烈交战。一天之内，日军在炮兵、飞机的支援下，连续开始向南京外围的第一线主阵地带发起全面猛攻。
句容方面，日军第16师团彻夜在以至少两个联队的兵力向前进阵地方面发起攻击，又以主力兵分两路向土桥镇、牧马场前进包围，同时以一部从土桥镇转向新塘市迂回，企图截断第66军归路，第66军离京派兵一团进攻，并由东昌街之第154师向句容前进助战，但是新塘市附近的日军后续部队源源开来，第66军前进部队反为日军包抄，苦战后方才得以突围，部队损失很大。
几乎与此同时，另一股向牧马场前进的日军又以一部由九华山北麓进入孟塘，虽然第66军派部堵剿，但是该股日军却一面抵抗，一面利用凹地继续西进。到午后14点，当这股先头部队在高家庄大胡山附近发现时，南京至汤山的大道及第66军后方联络线已经处于被切断的可能之中。
此时连续经过4天的战斗，日军正面的第16师团、第9师团已经连续突破了第83军、第66军的警戒和前进阵地，占领了句容，进至句容以西的黄梅、土桥及湖熟镇一带，并有一部兵力由右翼深入到孟塘、大胡山附近。而经过血战之后的第66军则最终不支，边打边向汤水撤退。句容失守后，南京外围的重镇汤水便成为日军新的攻击目标。第16师团师团长中岛今朝吾并没有倾全军之力进攻汤水，而是在进占句容的同时，分兵一路自黄梅沿九华山北侧潜行，迂回攻击汤水背后的孟塘、大湖山。此时被发现的日军部队就是这股分兵。
12月6日下午，南京卫戍长官司令部在发现日军迫近第一线阵地，特别是其第16师团一部已渗入至汤水镇左侧后的胡塘、大胡山附近之后，急令第36师速派1个步兵团的兵力进占麒麟门附近阵地，以掩护第66军侧背，并阻止该敌继续渗入；同时命令在镇江的第71军第261旅、在镇江及东昌街一带的第83军迅速向南京转移，以增强南京的防守力量；规定第71军转移后，镇江要塞由第103师代师长戴之奇指挥；同时令刚刚抵达南京栖霞山附近的第2军团第41师推进至龙潭、乌鸦山地区，以掩护第71军及第83军转进，并保持与镇江的联系。
在汤水镇，由于中国军队修建有大量的战壕、掩体和地下碉堡，而这些国防工事又主要分布于宁杭公路两侧，因此如果能够以这些防御工事为依托，占据有利地形，死扼宁杭公路，是完全可以与日军相持一段时间的。但是由于连续作战的叶肇第66军已疲惫不堪，残部从句容撤回后布防还未完毕，就再次与日军第16师团的先头部队接上火了，故而部队几乎毫无死守汤水的士气和决心了。
此时对于小小的汤水镇来说，这里也不再仅仅是一个温泉休闲之地了。在12月6日下午的时候，日军第16师团先头部队已突入南京近郊的汤水镇，卫戍司令部即令第36师抽出1个团前去阻截，同时要求第66军必须严守阵地，但这样一来，汤水镇也就成了南京城郊恶战的主要战地。
从孟塘、大湖山迂回的日军在一路疾行之后，准备一举切断第66军的退路，进而形成夹击之势，同时策应沿宁杭公路从正面进攻汤水的末松茂治第114师团，扰乱中国守军正面阵地的部署。就在第36师抽掉补充2团进至麒麟门一线，准备配合守卫龙潭的第2军团第41师、第66军一部对该股敌人进行围堵之时，汤水、龙潭一线均遭到日军的猛攻。
日军第16师团以助川静二大佐指挥的步兵第38联队、野田谦吾大佐指挥的步兵第33联队，接连在飞机、炮火的掩护下，发起一轮又一轮冲锋。而第66军则利用战壕、掩体和地下碉堡作殊死抵抗。由于汤水是为南京东面门户，汤水一失，则南京完全暴露在日军的锋芒之下，所以得失至关重要，故而双方在汤水接连爆发激战。在日军接连而发起猛烈的炮击之下，到12月6日晚间，汤水一线已告危急。
由于南京已成围城之势，即将变为战场，从11月下旬起，大部分比较有钱的人都纷纷迁离南京，一部分趋向安徽再向内地移动，一部分过江到浦口，沿津浦线北逃。到12月初，城里已异常寂静，只有南京郊外的炮声更加稠密。就在12月6日这一天，为了鼓励士气，蒋介石于当晚召集少将以上军官，在南京铁道部队会议室里召集少将以上的守城将领训话，并召开了保卫南京的军事会议。
到会的有卫戍司令长官唐生智、副司令长官罗卓英、军事委员会办公厅代理主任钱大钧、第71军军长王敬久、第87师师长沈发藻、第72军军长兼第88师师长孙元良、第78军军长兼第36师师长宋希濂、中央陆军军官学校教导总队总队长桂永清、第66军军长叶肇、第83军军长邓龙光、第74军军长俞济时、第51师师长王耀武、第58师师长冯圣法等人。随蒋介石一起来的还有宋美龄。由于日军已经对南京逐步形成合围之势，所以会场上的气氛极其沉闷。
会上，蒋介石首先讲话，他以一口浓重的宁波口音说道：“南京是总理的陵墓所在地，全国的至诚瞻仰在这里！全世界翘首切盼付与最大的注意力，也是在这里！我们不能轻易地放弃！今日，首都已是一个围城，我愿意和大家共同负起守卫的责任。但是，现在各方面的战争形势都在继续发展，我不能偏于一隅。所以，责任逼着我离开。今天，我把保卫首都的责任交给唐生智将军，唐司令长官是身经百战、智勇兼备的将领，他必定能秉承我的意旨负起责任，大家服从他，正像服从我一样。”
在再次为唐生智立威之后，蒋介石继续宽慰大家：“我在外面，自当调动部队前来策应首都，万一有什么不幸，那也是成了保卫国家的民族英雄！人谁不死？我们要看死的价值和意义，在这伟大的时代中，能做这件不平凡的工作，是何等光荣！”这番训话之后，蒋介石又再三强调着提出几条要点：
“一、南京是中国的首都，为了国际声誉，不能弃之不守；二、南京是总理陵寝所在，如不守南京，则总理不能瞑目于九泉之下；三、众人要有破釜沉舟之勇气，不成功便成仁之决心；四、南京郊外有预先筑就好的国防工事可以利用，兵力部署要点需有纵深、有重点，紫金山、雨花台等要点决不能放弃，必须坚守到底；五、调遣云南滇军之龙云、卢汉等部集中武汉，以备解南京之围；六、唐长官是见危受命，所以诸将领要服从指挥，精诚团结，共同杀敌报国。”
在蒋介石讲完话之后，唐生智起身接着发言，他以悲壮的语气表示愿与诸将领共负守城的责任，誓与南京共存亡，又说：“守卫南京的任务是艰巨而又坚决的，在此种情形之下，只有抱定决心，鞠躬尽瘁，死而后已。”不过这一篇洋洋洒洒的讲话并没有能够激起与会诸将领的慷慨，所有人都是彼此相看，无一人开口说话。至于“南京能否守住”
这一点，其实在会前大家都心照不宣，此时更是无人提出意见。当唐生智送蒋介石夫妇上汽车时，蒋介石又对唐生智交代了一番，对唐生智的见危受命深表赞许，说这是“患难见交情”并嘱咐唐生智注意保重身体，而唐生智则对蒋介石说：“我还是要重复以前对你说的话，我可以做到‘临危不乱，临难不苟’，没有你的命令，我决不撤退。”
在这次会议结束后的次日，即12月7日晨5时45分，趁着日本飞机尚未出动的间隙，蒋介石乘飞机从明故宫机场起飞，在一小队空军护卫机的保护下离开南京，飞赴江西庐山，经湖南衡阳，转武汉统帅部，结束了他在南京最后的行程。从某种意义上讲，从此之后南京便已经不再是中国的政治中心，而成为了一座普通意义上的要塞城市。