此时向第9军阵地发起进攻的日军第五师团辖下的第21旅团，在日军中拥有“皇军之花”的美誉，下辖第21与第42两个步兵联队，旅团长为三浦敏事少将。
“轰隆隆！”
随着三浦敏事的一声令下，第21旅团便向第9军驻守的阵地发起了进攻。他们进攻的方式还是老一套，步兵未上，炮弹先行。
第9军的军官从望远镜看见日军正在大举调动，连忙大声向士兵们提醒道：“大家注意，鬼子开始进攻了！”
硝烟弥漫中，日军打得又快又准的炮弹朝着第9军的阵地倾泻而下，第9军的官兵何曾见识过这么猛烈的炮火，许多第一次上战场的士兵更是被炮弹吓得疯跑起来，很快便被炮弹炸上了天。
日军的炮兵都是经过大量严格训练的，而且火炮一向继承了日本人短小精悍的特点，虽然没有德国重炮的威力大，但对于民党部队来说杀伤力还是非常惊人。
亲自上前线指挥的郝梦龄眼看着自己的士兵不断被日军的炮火炸死炸伤，心中非常的悲愤，他马上向副官下令：“快去问问炮兵营把日军的炮兵阵地坐标测量出来没有，测出来后马上打掉小日本的炮兵。”
“是，军座！”副官马上去执行命令。
第9军的炮兵阵地上，炮兵正在紧张地计算坐标，炮兵营长催促道：“大家加把劲，军长命令我们马上打掉鬼子的火炮，不然前线上的弟兄快顶不住了！”
这时，一位炮兵站了起来报告道：“营长，坐标测量出来了，请下命令吧！”
营长大喜道：“好，打掉日军的炮兵我亲自向军长给你请功，全体都有，目标：日军的炮兵阵地，急速发射！”
“轰隆隆！”
在炮兵营长的一声令下，第9军为数不多的十二门火炮便向着日军的炮兵阵地轰击，第9军的火炮虽然没有日军的多，但基本都是进口自德国的火炮，尤其是两门150毫米口径的榴弹炮，威力奇大。
“天啊！”
“纳尼！”
日军炮兵阵地上的炮兵们根本没有想到他们眼里不堪一击的民党部队居然装备了德国大炮，当他们看到天上沙钵般大的炮弹向他们飞射过来时，忍不住惊呼起来。
“轰！”
炮弹准确命中日军的炮兵阵地，当场便把那些抬头看天的日军炮兵炸飞了，那些短小精悍的火炮也被炸得四分五裂，一时间，日军的炮兵阵地仿佛陷入地狱一般，爆炸声、哀号声汇聚成一曲惨烈的地狱交响曲。
“狗日的小鬼子，你们也有今天！”
第9军阵地上的官兵们眼看着给自己部队造成大量牺牲的日军炮兵被炸得鬼哭狼嚎，顿时大声欢呼起来。
郝梦龄军长从望远镜中看到日军炮兵的惨状，大声赞道：“好！炸得好啊！”
日军那边却是一片愁云惨淡，旅团长三浦敏事“啪”的一声，给了负责情报的军官一个响亮的巴掌，他破口大骂道：“八格牙路！支那军队居然装备有德国火炮，为什么你们的战前报告没有提到这一点？导致我们旅团的炮兵玉碎，你的，大大的太坏了！”
旁边的参谋长眼看情势危殆，第9军的大炮在炸完炮兵阵地后很快就会炸自己的步兵了，他连忙站出来献计道：“旅团长阁下，现在追究责任没有意义，还是赶紧请求师团的野炮兵联队支援吧，还有呼叫我们的空军。”
打了情报官一巴掌后，三浦敏事的情绪也冷静下来了，听了参谋长的建议后，连连点头道：“说的是呢，通讯兵，马上向师团长请求火炮支援，呼叫空军支援。”
通讯兵应道：“嗨！”
之后，随着第五师团的野炮兵联队及日军轰炸机的支援，第9军的炮火很快便被压了下去，阵地上的官兵们不得不再次接受日军火炮的蹂躏、摧残。
“杀给给！”
眼看己方炮兵再次大占上风，志得意满的三浦敏事挥舞着军刀，命令42联队的步兵向着第9军的阵地冲了上去。
在炮火的掩护下，日军很快就逼近了阵地，双方短兵相接，展开了刺刀见红的博命拼杀，可惜由于装备及训练都远不如日军士兵，第9军官兵虽然以命相搏，但还是渐渐落入下风，形势越来越严峻了。
双方激战到中午，在飞机和炮火的助阵下，日军趁守军伤亡殆尽、援军未能及时赶到之际，多路出击，南怀化阵地几乎全部落入日军之手。日军突破南怀化阵地后，随即向纵深突入，攻占了至关重要的1300高地。
见势不妙的第9军军长郝梦龄紧急增派第21师第125团、第124团阻击日军的进攻，在付出极大的牺牲后，两个团毙伤日军400多人，于下午十五时左右重新夺回1300高地，将日军逼退至云中河南岸。
此时，左翼兵团阎庄阵地也被3000多日军突破，但第10师给予了坚决回击，将日军击退。忻口战役开战第一天就达到了白热化，双方投入的兵力不断增多，伤亡也越来越惨重。
尽管日军首战并没有达到预期目的，作为总指挥的卫立皇明白，敌人正面进攻受挫后，势必要调整部署，重新组织兵力并得到增援后才有可能进行后续的作战。
为了能转移攻势，改变不利态势，卫立皇于13日12时紧急致电阎老西，让其以预备军一部从中央地区出击。
阎老西随后派出部队与溃退日军交火，并令左翼和右翼部队积极向敌后迂回，阻止日军后续部队的增援。此外，还将左翼部队的第68师孟宪洁部和第71师郭宗汾部划拨给中央军指挥。
13日夜间，付作义命令总预备军参加反击的第61军所属的新编第4旅、第35军的第218旅和独立第2、第3旅等开进至界河铺附近展开反击。
与此同时，在主要反击方向的中央军方面，第54师、第21师和新编第4旅向南怀化进行全力反击。战斗开始后，日军也投入了大量的增援兵力，双方战斗又一次进入胶着状态。
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