天通庵车站是为上海陆上交通枢纽，其得失关系整个闸北的安危。小鬼子也是看出了天通庵车站的重要性，因此集中兵力开始重点进攻天通庵车站。
在地面的小鬼子发动进攻之前，日军的飞机先是对车站进行了轰炸，同时停泊在黄浦江上的日军军舰也动用舰炮轰击了车站。整个车站在日军海空联合打击下，直接变成了一片火海，车站守军损失惨重。
日军的轰炸刚一结束，硝烟尚未散尽，大火还在熊熊的燃烧着。地面上早已等不及的日军进攻部队，在伊藤少佐的指挥下，对天通庵车站发动了猛烈的进攻。
五六百米日军在六辆装甲车的掩护下，直接向着车站冲了过来，车站守军是156旅四团的一个营，本来有四百多人，但是经过小鬼子的一通轰炸之后，现在只剩下二百多人了，损失近半。而现在小鬼子又发动了猛烈的进攻，惨烈的战斗随即爆发了。
日军的六辆装甲车，依仗着有装甲保护，我军没有反坦克武器，根本无法对他们构成威胁，于是横冲直撞的向着我军阵地冲了过来。车载机枪不短的喷吐着火舌，洒下一片片的弹雨，给我军造成了极为惨重的伤亡。
我军只能动用敢死队，来对付小鬼子的装甲车，牺牲了几十名士兵最终也只不过才炸毁了两辆装甲车，这个时候其他的小鬼子装甲车已经冲进了车站，后面跟着的几百名小鬼子也趁机冲进了车站。
我守军将士虽然拼死抵抗，但是最终因寡不敌众，损失惨重被迫撤出了车站。这个营四百多人，最后成功撤出车站的只有不到五十人，已经可以算是基本打光了。
日军一举攻占了天通庵车站，使得形势对我军愈发的不利起来。