日军第六师团此前对七十四军是只闻其名，双方从未面对面地交过手。9月27日黎明，前卫部队松村大队到达捞刀河畔，让他们深感诧异的是，中国士兵与其距离已经非常近，却不知什么原因始终一枪不发。
松村大队派三个步兵中队向春华山逼近，一千米，三百米，两百米，一直保持沉默的五十七师突然发作，开始用机步枪集中猛射。子弹射来的方向非常刁钻，多为斜射、侧射，来自正面的射击很少，日军在阵地前遗尸累累，到这时，松村大队才感到自己确实是遇到了劲敌。
当天天气情况良好，使得日军可以投入大量的航空兵，协同第六师团、第三师团进攻七十四军，战局迅速恶化。
战至中午，在黄花镇指挥作战的王耀武发现日军防线出现破绽，遂命令五十七师步兵指挥官李翰卿率野补团迂回春华山以北，向东侧击，以支援五十七师。
李翰卿奉命向日军第六师团侧翼发动猛攻，一下子打乱了日军阵脚，却不料一批日军援兵正好也于此时赶到战场，又从后面将野补团给包围起来。
李翰卿深知战斗已到了有进无退的关键时刻，如果不将这股日军援兵击退，不但野补团本身不保，五十七师阵地也会被敌军突破。
一般情况下，中国军队在防守时都会以火力将日军阻击于一定距离以外，为的就是限制日本兵在劈刺术上的优势，实在需要发起白刃战，也要争取在以多打少的情况下进行，但野补团既无足够火力，也无充足人数，他们别无选择，只能纵身一搏。
李翰卿跳出工事，大声疾呼：“弟兄们，全局胜败在此一举，我们只能以生命报效国家了，不怕死的，跟我冲！”
李翰卿端起刺刀，率先冲向敌阵，士兵们被他的精神感召，纷纷跃出工事和日军展开搏杀。在这场血腥的白刃格斗中，李翰卿以身殉国，随其作战的一千余名部属也一同血洒疆场，场面极其惨烈悲壮。
在李翰卿率部发起决死攻击之后，日军又投入第四师团一部攻击五十七师左翼，等于用两个师团同时夹击五十七师，但正是因为李翰卿部冲乱了日军第六师团的阵型，从而减轻了五十七师的防守压力。余程万重新调整防守部署，以当日即伤亡三千人的代价，顶住了日军的凶猛攻势。
这时候第五十八师却支持不住了，在日军第三师团及第六师团一部的夹攻下，参加第一线作战的两个团，仅连排长就伤亡了半数以上，力量遭到极大削弱。接着，该部便遭到分割包围，各级指挥官均对部队失去掌握，混战不到几个小时，即全师崩溃。
本来是两把宝剑，如今折了一把，王耀武只好把最后一张牌甩出来，命令作为预备队的第五十一师增援春华山，帮助军直属团收容五十八师残部。
当七十四军作战不利且五十八师业已崩溃的消息传至中国指挥中枢时，不仅薛岳感到不知所措，连蒋介石也震惊不已，因为蒋介石早已视七十四军为中国最有战斗力的部队，从未设想过这支王牌部队会面临如此困境。
为保全七十四军，薛岳不得不接受长沙可能沦陷的现实。下午五点，他向王耀武发出命令：全军后撤至浏阳河以北。
在三个师都已与日军纠缠在一处的情况下，不是说撤马上就能撤得下来，起码还得先挡住对方的攻势才行。五十一师前推之后，各团分别占据要点，以阻滞日军的进攻势头。当天傍晚，五十一师防守阵地再次遭到敌人猛攻，师长李天霞见日军的进攻主要集中在一个不宽的窄面上，便估计日军是想先突破一点，再延至全部。为了防止阵地被突破，他决定收拢防线，将部队由两侧向中间集中。
与五十一师相邻的五十七师因伤亡惨重，也在收缩防线。古语说得好：“祸常发于所忽之中，而乱常起于不足疑之事。”两个尚有战斗力的师不约而同地这么一收缩，在结合部上就形成了一个很大的空隙，而正是这一空隙，给七十四军引来了一场大祸。
通常情况下，日军没有夜战或夜袭的习惯，可是如果有机可乘，他们也绝不会予以放过。晚上八点，日军第六师团的两个联队以黑夜作为掩护，从五十一师、五十七师结合部渗入，很快就突破了五十一师阵地，并将其截击分割成数段。各个山头都吹响着日军的冲锋号，机步枪声不绝于耳，师、团、营都失去了联系，只能各自为战。
李天霞向南跑到一座小山后面的民房里，他一边派师部特务连占领山头抵抗，一边让通讯连迅速寻找各团架线联系。通讯连一通找，只找到两个团的团长，而这两个团长也分别只掌握一个营。
混战至半夜，特务连阵地被日军攻破，师指挥所被迫南撤。因为没有向导，走了没多远又和日军遭遇，师部被冲散，五十一师变得更加混乱。
日军发动的夜袭本来是浅尝辄止，没有想到纵兵深入，但在连续取胜的刺激下，不再有人考虑什么常规不常规，大部队乘夜直接奔袭黄花镇。