趁著東北軍紛紛中毒，戴著防毒面具的日軍第9師團第31聯隊官兵再次猛攻遼陽主要通道文聖路，興高采烈的日軍毫無警惕地擁上東北軍死寂的陣地，不料戰壕裡面同樣戴著防毒面具的東北軍官兵突然紛紛躍起，衝在最前面的日軍的身體立刻在東北軍的彈雨中瘋狂地扭動起來。看著身邊的弟兄被鬼子毒氣毒的生不如死，怒火中燒的官兵們大吼著紛紛豹子般撲上去，短兵相接中猝不及防的日軍被射殺一大片，紅著眼的官兵們打光了子彈在「為弟兄們報仇！」的口號中嗷嗷叫著和日軍拼起刺刀展開肉搏戰，霎那間毒氣瀰漫的戰場上刺刀見紅腥血飛揚，殺聲震天中雙方一一個士兵紛紛倒下，一個個日軍被懷著「讓你們也嚐嚐毒氣滋味」的東北軍官兵撕扯下防毒面具後立刻中毒口吐白沫倒下。倒地的雙方傷兵們也互相用牙齒用拳頭拼死廝打，硝煙瀰漫中遼陽城下一片腥風血雨很快便屍積成山。
這一幕幕直讓遠處的第9師團師團長稻葉四郎中將看的心驚肉跳，在這種雙方混戰肉搏的情況下部隊根本撤不出來只得採用添油戰法，想到這便派第35聯隊也參加進攻。而東北軍104和108兩個師一部也迅速趕來增援，雙方慘烈廝殺肉搏仍在在繼續，且人數還越來越多。
遠處觀戰的武藤信義也有些不安，問道：「從青巖到遼陽陸軍航空兵多久可以馳援？」副官橫山大佐回答道：「大概需要25分鐘。」
「那麼現在毒氣還要多久才能消散？」「按照現在的風速，大概還需要40分鐘」
「命令青巖陸軍航空兵，10分後火速增援。」武藤信義命令道，他已經等不及毒氣徹底散盡了。
日軍獨立第5混成旅團攻佔青巖後，日軍便把這個小城鎮看成了對遼陽作戰的後勤基地。一輛輛滿載的軍用卡車來回飛馳的塵土中，數個彈藥庫、糧倉和野戰醫院迅速建立，除了之外，還把鎮上小學的操場擴大了成一個小型機場，日軍第1航空師團的「佐佐木飛行中隊」便停駐與此奉命配合地面部隊參加遼陽戰役。
不愧是「大日本帝國的空中驕子」，35分鐘後「佐佐木飛行大隊」的12架「ki-1三菱九三式」重轟炸機便準時趕到遼陽上空，從空中俯視遼陽城外陣地，日機飛行員們都看到目瞪口呆——雙方炮兵發射的炮彈炸開的巨大彈坑魚鱗般排列的層層有序，幾十輛被擊毀的雙方戰車熊熊燃燒著黑煙沖天而起，瀰漫的硝煙和未散盡的黃綠色毒氣混合著到處飄揚。峰別身著灰色和黃色軍服的雙方戰死士兵屍體密密麻麻層層疊疊堆積在一起屍橫遍野，那從空中看的一處處紅豔豔的「水塘」則是從雙方官兵屍體上流淌出來的血水匯在了一起。此時毒氣已經大大消散，防衛的東北軍部隊依靠戰壕依仗著工事繼續猛烈頑強抵抗著日軍攻擊，而後續上來的日軍士兵踉踉蹌蹌踩著遍地的屍體和血水一股一股往上撲。這一幕幕只看的日軍飛行員觸目驚心。
「諸位！趕緊馳援地面部隊攻略！讓那些支那豬嚐嚐我們大日本帝國空中雄鷹的厲害！」在親自帶隊的佐佐木次郎中隊長的命令下，日機群從雲端呼嘯撲下，將艙內一枚枚航空炸彈盡數投到東北軍陣地上，東北軍猛烈向日軍開火的迫擊炮陣地和重機槍陣地更加是受到了重點關照，直炸的東北軍陣地上天翻地覆傷亡慘重。丟光了全部炸彈後的日機意猶未盡繼續盤旋在遼陽上空，往奔跑的東北軍官兵猛烈掃射，直到燃油快耗盡才在地面日軍的歡呼聲中「戀戀不捨」返航。
日機的一番轟炸後戰局陡轉，東北軍傷亡慘重且士氣也衰弱了不少，相反日軍卻士氣大增攻勢也愈發兇猛，一時間數處城外防線吃緊。
司令室內各部電話紛紛打來——
「軍長！102師509團傷亡已經達到二分之一，快堅持不住了！」
「報告軍座！108師617團正副團長都已經陣亡！現參謀長代職，請求撤退！」
「少帥！我們團打退日軍五次進攻了！弟兄們傷亡慘重！請求支援！」
「司令，這樣在城外和日軍消耗得不償失啊！不如把部隊先撤進來吧！」榮臻不忍道。
「但是這樣撤回來要是城內部隊過於集中，日本人一頓炮彈和空襲，部隊傷亡會更大！」于學忠憂慮道。
反覆思索後張學良派出了城內固防的105師參戰，這已經是張學良手中最後的兵力了，101師早已經和日軍苦戰在一起，現在他身邊偌大的遼陽城內也只有劉多荃的衛隊團了。
得到105師增援的防線勉強穩定了下來，雙方俱陷入糾纏苦戰之中。這時東北軍炮兵部隊顧不上誤傷己方官兵對日軍攻擊的各部一頓激射，密集的日軍被轟倒一大片。