通辽城始建于明代初期，是明成祖出塞北征时修建的重要关城。这座建在辽河上游的重要关城一直是向西挡住游牧民族东进辽西和进一步深入平原地带的门户。
通辽城东面辽河两岸原来各有一座较小的要塞城堡，是原来通辽城外明军用来驻军的地方。因为年久失修早已废弃。在明军占领通辽之后便开始以通辽为基地向东向北派出部队分别占据了辽西和北面大兴安岭山脉南部的一些地区。目的是防范这一带的东蒙地区里面部分敌视明军的蒙古部落与满洲傀儡政权和日本人相互勾结。
在日军进攻台湾的当天谢清明便下令向通辽赤峰等地收缩部队并在通辽外围修建防御阵地随时准备防范日军从辽西地区和吉林西部发起的进攻。
负责防御通辽的明军部队为明军原西北军区所属的第5集团军四个整编师的部队加上集团军直属部队以及第4集团军的两个不满编的整编师和配属的第一装甲集团军的两个装甲旅和一个重炮旅的部队，加在一起超过七万人。
从赤峰到通辽的长达三百公里的道路上在位于通辽南部的大青沟一带还部署着第4集团军的另外两个师和第4集团军直属部队，那里是努鲁儿虎山的北端，日军的机械化部队可以通过那一带的科尔沁沙地从通辽的南面迂回包围通辽。另外就是部署在大黑山元宝山一带严守日军西进切断通辽守军后路的一个重装师和两个轻步兵师的明军部队。他们是坚守整个塞北地区最重要位置的中坚力量。
坚守通辽的作用在于迟滞日军的进攻势头和利用大河坚城消耗日军的兵力。同时因为有这样一支规模的部队部署在日军关东的腹地辽西地区的侧背部，日军就无法倾力南下。就可以为明军在中原地区的调整和集结兵力和装备赢得时间。
日军关东军这一次派出第2、第3、第5、第10、第101等五个师团外加两个以旅团为基础的支队分三路向通辽和大黑山一带进攻，第2、第5、第101三个师团外加一个青木支队负责进攻通辽，第3、第10师团进攻大黑山企图打开通道攻占赤峰或者至少牵制住明军赤峰地区的部队使得这些部队难以派出援军支援通辽的明军。剩下的佐田支队扶着牵制大青沟的明军。
9月13日下午，日军开始对通辽外围的明军阵地发起进攻。
最先达到战场的是日军的二十几架飞机，其中的十二架轰炸机率先对明军位于辽河两岸的城堡废墟内外的阵地进行轰炸。十几分钟之后明军的十二架战斗机赶到了，随后的小规模空战在下面几万双方军队的注视下展开。
空战的结束十分迅速，在明军增援的战斗机和轰炸机到来之后剩余的日军飞机纷纷落荒而逃，随后明军的飞机开始对日军的出发阵地和无法隐蔽的炮兵阵地开始了俯冲轰炸和扫射。眼见己方空军被打得落花流水的日军指挥官连忙指挥部队中数量不多的防空炮和高射机枪对肆无忌惮的明军飞机展开反击。
在连续击伤三架明军飞机之后，明军飞机的攻击也已经基本结束并开始返航。随后日军的炮火开始向明军阵地开炮，早有准备的明军炮兵也开始在得到空军侦察机报出的日军炮兵阵地坐标之后开始还击。双方的炮战基本上旗鼓相当。日军的炮兵素质显然更高一些，而明军火炮的威力更为凶猛，射程也更远一些。
随着炮火逐渐稀少。日军的第一波地面进攻由第2师团位于最前沿的的佐佐木联队所在的出发阵地开始。两个大队大约一千八百名日军步兵在十几辆坦克和装甲车的伴随下向明军的阵地进攻前进。
双方的炮火也在日军步兵冲锋开始后再一次进入白热化状态。
代号为‘勇’字的日军第2师团是日军常设师团，也称为仙台师团。是日军现代化军事改制中最早成立的核心部队之一。与第六师团熊本师团并称日军部队中最勇猛善战的两大师团之一。其中的第3联队是明治时代以强悍著名的仙台镇台。师团长中岛正武是军人世家出身，是已经去世的陆军大将浅田信兴的女婿。
第五师团为广岛师团，同样是日军中的甲等常设师团，师团长为广岛人山田清一。
日军的一个师团，最初完全仿制德国一个师的编制，约1.8万人。但是后来随着战事的变化，作了多次改动，有的扩大，有的缩小，分为很多等级。
日军的基本单位是师团，它有多种编制。在抗战爆发时，日军有十七个常设师团是日军的常备军。编制为四单位制，即师团下辖二个旅团。旅团下面有两个联队，同时师团直属工兵、骑兵、炮兵、辎重四个联队。就是所谓的四四联队制师团。
由于以明军为对手，在得知明军拥有成建制的装甲部队之后，在现有的建制基础上日军把原有的骑兵联队改为装甲联队，并且大大增加了辎重兵联队的人数和装备数量。
随着西辽河南岸的第2师团的部队发起进攻之后，位于北岸的日军第5师团也开始向明军阵地开始进攻，一上来同样是铺天盖地的炮火掩护，接着就是两个大队一前一后的波浪式进攻。
这一时期日军的士兵都是经历过残酷训练的有经验的老兵，其中大部分参加过对苏联远东地区的战争。在明军炮火和机枪的压制下这些士兵们极为冷静地跳跃、卧倒、躲闪、射击随着装甲车辆在明军阵地前沿的近距离开火压制住了明军大部分迫击炮和机枪的火力，跟在装甲车辆后面的日军步兵部队迅速跟进并加速向明军阵地跑步前进。
明军负责坚守南岸城堡前面第一道阵地的是第5集团军第17师2团1营的两个连，营长自己带队在地一线阵地上。看着三百多米以外的日军先锋部队在几辆坦克的保护下想自己阵地方向猛冲过来，曾经参加过陕南保卫战的营长沉着地告诉自己的士兵们不要着急开枪，一定等到日军坦克进入无后坐力炮射程之后，在先打掉日军坦克的时候再开火。同时下令给负责火力支援的重机枪组和重迫击炮小组一定要压制住日军步兵，争取在一百五十米左右的时候把前面的日军坦克和后面的日军步兵部队分开。
在肆虐的坦克炮火和车载机枪压制下明军野战阵地上一直没有人在日军进入距离阵地三百米之前向日军开火。明军前卫营的营长刘子胜看着战壕里面的自己手下们觉得还算满意，尽管他能看到很多从没打过仗的新兵们明显地有些紧张，有些甚至因为呼吸急促而涨的满脸通红，拿枪的手也大多开始颤抖。但是没有人胡乱开枪或者抱着脑袋蹲下。
刘子胜身旁就趴着一个新兵，因为心里紧张而浑身战栗，但是眼睛却能一直盯着前方的日军。刘子胜笑了一笑侧过身体踢了这个新兵一脚，笑着骂道：“王小七你这龟儿子，没种了吧，一会看着老子怎么打你就怎么打，至少你的给我打死一个小鬼子才行，否则老子就再罚你龟儿子大雪天后半夜站两个岗。”
一颗炮弹呼啸着落下，扬起的尘土几乎埋没了明军的这一段战壕。从尘土中慢慢探出脑袋之后刘子胜从土堆刨出那个刚才趴在自己身旁的王小七。甩甩头顶的灰尘之后趁着炮火间歇向两排战壕里身边的战士们喊道：“沉住气！看到坦克被干掉之后再开枪！”
接着刘子胜抓起脚下的无后坐力炮炮管打开支架放在身前，这种简易的无后坐力炮威力与火箭筒相当，但由于可以重复添装炮弹和有效距离更远而被明军下层官兵们视为要比火箭筒更猛的家伙。
掰下光学瞄准仪对好刻度，透过瞄准仪开着眼前变得越来越大的日军坦克，刘子胜深吸了一口气之后迅速勾动扳机。一股火光伴随着白烟向他的身后冲去，金属外壳钨钢内芯的弹头准确地向冲在最前面的日军坦克炮塔下沿处飞去。
炽热的爆炸气流将金属外壳熔化成高温液体并推动坚硬的钨钢内核穿透坦克的钢板装甲射入坦克内部，砸在靠近油路系统的薄皮钢板上，紧接着发生二次爆炸引爆了里面的油料。剧烈的火焰从坦克里面向四外喷射。里面的四名乘员被烧成肉干的同时，剧烈的燃烧引爆了里面存量还有不少的弹药。还在沿着向前的轨迹滑行的坦克瞬间殉爆。
紧随刘子胜之后十几发无后坐力炮炮弹纷纷飞向各自目标，最前面的五辆日军坦克均被击中，里面的乘员不顾一切地跳出这具铁棺材想要往回跑的时候，刘子胜手中的半自动步枪响了，随着他的枪响之后明军阵地上几乎所有的枪支都纷纷向坦克后面的日军陆军士兵们开火。猝不及防的日军士兵们被突然变得猛烈的弹雨打倒一片。
