五十七师所守阵地为官桥、泗溪一线。泗溪有一条溪流名叫泗水，有一座七八十米的五孔石桥横跨其上，如果不是在雨季，行人可以从桥下涉水而过。五十七师所袭击的正是实施强渡中的日军。
三路日军兴兵作战，中方在南北两路或多或少都安排了军级部队与其缠斗，只有中路基本上是你想怎么来就怎么来，没有人跟它硬顶着。这在无形中助长了日军第三十四师团的骄横之气，官兵个个气焰逼人，都恨不得一步就跨进上高城。
过度的轻敌和麻痹必然要付出代价。日军第三十四师团只顾加快行军速度，却不知戒备，让五十七师找到了可乘之机，而就遇袭的类型来说，半渡被击通常又是最要命的。日军第二一六联队第二大队被打得溃不成军，大队长木下重四郎少佐第一个被击毙，该大队的指挥力量随之下降，余下官兵几乎全部战死。
渡河点旁边的日军炮兵部队同样毫无防备。一部分火炮当即被击毁，剩下的日军炮兵来不及装定标尽，被迫用直接瞄准的方式作抵进射击，这才勉强稳住阵脚。
接到前方战报后，第十九集团军总部随即在其主办的《华光日报》上发布了消息。以往很多所谓的喜报都不同程度地掺杂水分，但这一回连报纸编辑都很自信地说：“（我们）打了胜仗是不会错的。敌人在昨晚的广播上还趾高气扬，可是今晚的广播却对上高战况只字不提了。”
这时日军阵容已经出现了新的变化。在北路，第三十三师团一方面苦于在狭窄山隘里遭到中方侧击部队的围攻；另一方面又误以为已完成了驱赶任务，于是便以要出发前往华北，不能在前线久待为由，急匆匆地开始返回。本来该师团已有一个前锋大队插入中方五十八师防线并交火，现在见大部队撤退，这个大队也就跟着走人了。
第三十三师团不顾另外两路友军的安危，提前脱离战场，为中方第十九集团军解决了一翼的威胁，同时也使日军自身的右侧背暴露出来。南路的第二十旅团犯的则是另外一个错误，他们舍不得集中兵力硬拼，一个大队也要分成几个纵队来逐次使用，导致整个旅团零零碎碎，进展十分缓慢。
一个缺了阵，一个不给力，等于只有中路的第三十四师团在孤军深入。冒险吗？很冒险。可是第三十四师团长大贺茂并不想就此罢手。知道遇上劲敌，反而增强了他继续往前突进的兴趣。
在进攻战中，如果老一套的三部曲不顶用，日军通常还有最损的一招，那就是放毒气。
3月20日拂晓，日军第三十四师团向五十八师主阵地发射了大量毒气弹，渐渐满山都被毒雾所笼罩，许多官兵陆续出现中毒症状。虽然因浓度的关系，当场窒息死亡的人不多，但在情绪上已受到很大影响。
除实施毒气战外，日军还一反以往不夜战的习惯，在夜色尚未散去时就展开大举进攻。由于在第三十三师团返回时，日军第十一军总部已将第二十旅团配属给第三十四师团指挥，所以第二十旅团一部也从南面赶来会合，使其中路可以投入进攻的兵力更加雄厚。七十四军的情报人员在某一狭窄路口定点观察，发现列成纵队行军的日军绵延不绝，居然走了整整七个小时都没有看到尾巴。
天亮之后，五十七师和五十八师结合部终于被敌突入，战场局势瞬间逆转。张灵甫发现情况不妙，赶紧将作为预备队的野补团顶上一线，对从缺口处蜂拥上来的日军实施反击，这才将日军的后续冲锋波给勉强阻住。
尽管如此，因为正面过宽且兵力单薄，五十七师、五十八师在战斗中都已渐感吃力。针对日军阵容上发生的变化，特别是第二十旅团由攻转守并增援中路的情况，中方第十九集团军对部署做出了新的变更。
上高城南面是锦江天堑，有军桥沟通南北。3月21日，薛岳和罗卓英联合向七十四军发出电令：锦江北岸（即中路）取守势，以确保上高为主；锦江南岸（即南路）取攻势，争取提前切断日军第三十四师团的退路。
王耀武于是命令五十八师主动向后收缩，退守上高西北一线，原先在锦江南岸待命集结的五十一师则向高安进发。
不料第二天战局突然恶化。日军第三十四师团向官桥、泗溪发动连续猛攻，泗水桥尤其成为攻击的重点目标。守卫桥头的步兵排伤亡惨重，排长赵相卿左手指被炸去三个，不得不由其他人接替指挥，但接替者很快也阵亡了。当天傍晚，日军攻占官桥、泗溪。
在锦江南岸，日军第二十旅团居然也发起攻势，并通过抄袭侧背的战术击退了五十一师主力，其所属的一个联队趁机直扑上高西南的华西镇。
此时五十一师主力鞭长莫及，五十八师又集结于上高西北，若华阳被击破，则五十七师必将陷入日军包围圈。形势变得异常严峻，罗卓英的“后退决战”和七十四军的作战能力双双面临严重挑战。