锦江防线已被突破。北朝鲜的第3和第4师已经越过防线，大田城的门户洞开。而大田则是重要的公路交通中心，有五条公路通过该城。第8集团军军长沃克将军于7月18日飞抵大田机场，他必须很快找到一条能够守得住的防线，以阻止北朝鲜的前进。沃克与迪安将军商量后，决定，洛东江的南北一线以及海岸盈德东线，必须是不能退却的阵地。而如果北朝鲜人像突破锦江那样越过洛东江，那么大邱至关重要的公路和铁路运输中心就将暴露无遗，落入敌手，而美军和韩国军队也将被迫退回釜山，陷入难以防守的境地。美国的增援部队正大批到来。但是，他们进入阵地，在洛东江构筑防线需要时间。这意味着战线上唯一可以动用的第24师必须尽可能长地阻滞北朝鲜人的前进。沃克说，坚守两天，他就会有时间把第1骑兵师部署到玉井的第24师身后沿锦江公路的阵地之中。因此，要守住大田。

然而到7月18日那天，将担负如此重任的第24师已经到了精疲力竭的地步。它的第19团在首次战斗之后已没有战斗能力。第21团经过锦江北面的几次战斗之后，其状况也不比第19团好。这两个团中，哪个团都很难凑足一个营的兵力。这意味着防守大田的主要任务落在了第34团的肩上。第24师的炮火极不充足，不仅因为各营只有两个射击连，而且因为第63营在公路以南已被打垮，第52营在大坪里附近被敌人切断，只带出一门105毫米的榴弹炮。迪安将军把所有的105毫米榴弹炮合并起来，组成了一个混合营，部署在大田简易机场，以保卫大田城。这支混合营以及装备有155毫米榴弹炮的第11营，是迪安将军仅有的两个炮兵营。

而且，第24师根本没有与T34坦克相匹敌的中型坦克。第24师所拥有的与此种火炮最接近的武器就是89毫米火箭筒，该武器属于一种新的秘密武器，它不在于口径的加大，而在于火药量的增多。朝鲜战争爆发时，这种火箭才仅仅被标准化并投入生产15天，麦克阿瑟将军7月3日要求装备这种新式武器。7月13日，首批武器运到了大田。第24师战术方面的问题是，其整个左翼十分空虚，基本上没有美军和韩国军队守卫。如果北朝鲜第2师决定从定州向大田推进，右翼的韩国军队能否守得住阵地，沃克和迪安将军对此也没有把握。预计北朝鲜人会实施两翼包围，其危险在于，敌人有可能已迂回到美军阵地的后方。作为一种预防措施，迪安将军已将第21团部署到大田以东十公里左右的那条事关重要的首釜公路，以及通往玉井、永同和大邱以东的铁路上。在这座阵地上，第21团可以对第24师右翼的任何动向进行监视。

7月19日，争夺大田的战斗随着双方的空中打击开始打响。早上，北朝鲜雅克飞机对大田东边那座铁路桥梁进行轰炸，并对大田简易机场进行了扫射。下午，美防空炮火在大田西边击落了两架雅克飞机。美军飞机对所有已知或可疑的北朝鲜集结区进行了轰炸。当时美军的战斗飞机处于不利地位，因为朝鲜缺乏机场，大部分飞机不得不从日本起飞，这便大大缩短了他们在战场上逗留的时间。北朝鲜继续依赖其第3师和第4师。第3师从北边直接通过大坪里向南进攻，而第4师已在公州越过锦江，分兵两路，由坦克开道，一路向南边的南山挺进，然后向东朝大田进发；另一路沿着一条从公州直通儒城的次要道路运动。这条路在加川河边第34团阵地的正西方与那条主要公路相连。

快到中午时，北朝鲜的大炮开始从北边和西北面轰击大田简易机场，试图摧毁美军的炮兵。猛烈的北朝鲜炮火也对第34团的主阵地进行了攻击。子夜之前，第34团指挥所得到了报告，说是敌军已到了大田城南大约十公里的锦山公路上。如果此情是真，这就意味着大田已被三面包围。此时，北朝鲜的进攻开始了。7月20日凌晨3点钟，1营营长艾尔斯在34团的防区里得到消息，敌军已经渗透到了该营沿河设置的主要防线。敌人的步兵和装甲部队正从儒城沿着京釜公路两侧进逼过来。有证据表明，进攻开始时第34团的火箭筒小分队放弃了他们沿公路构筑的阵地，步兵连在阵地上也没有坚持多长时间。迷茫困惑之中，艾尔斯中校带领榴弹炮连队和营部二百多人撤离了阵地，朝着离开敌人枪声的偏南方面退却。

随着小河一线上第34团第1营的溃败和第3营的撤退，北朝鲜人实质上已经突破了西北方向美国人的防线。然而大部分人北朝鲜队伍却停止了前进，只有小股渗透进来的人才在天快亮之前进到了城里。不过，他们的主力部队却在城西停了下来，等待着其他地方的进展。渗透到大田城内的人很快就分散进入建筑物，开始打起了阻击战。中午前后，又有一辆坦克开进了城里，一枚大型的火箭弹将其摧毁。之后不久，另一辆坦克从第34团指挥部旁边驶过。下午2点钟，迪安和一个火箭筒小分队进入一幢两层楼的窗户内，发现下面就有一辆T34坦克。小分队向坦克发射三发炮弹，摧毁了坦克，并打死了坦克手。那天，大型火箭筒似乎是击毁了十辆坦克。城内追猎坦克的行动正在进行时，防守论山公路的第19团的部队天亮之后也投入了猛烈的枪炮战。

此刻，北朝鲜人开始从三面包围大田，而到处都没有相当数量的美国部队去阻挡他们。而在大田城内，敌人的炮火正越来越猛烈，打伤了许多人，并在美国和韩国士兵中造成了恐慌。于是，美军开始组织全面撤退。瓦德林顿上校将撤退的车队聚在一起，让迪安将军杂在其中。他自己身先士卒走在前头，于下午6点钟之前开始出发。第34团第2营的L连留下来担任防守，并命令该连坚守阵地45分钟。此刻，大田城已是一片火光。许多没有着火的房屋里藏有敌人的阻击手，敌人轻兵器的火力时不时地射向撤退的队伍。车队急匆匆地穿过大田城，一路上不断受到狙击手的袭击。敌人迫击炮也顺着公路来回轰击，大部分车辆被击毁。当晚的幸存者全部来到第21团的防线之内，他们中有许多人负了伤，其他人则穿山越谷，走了很多的路程才到了美军设在东南32公里之外的防线。现在，第21团成了阻挡北朝鲜人前进的唯一一支队伍，而这支队伍必须于7月21日撤回到永同西北6公里处的一座阵地。

对于第24师来说，大田不啻是一场灾难。7月19日至20日，参加大田战斗的近四千人中，几乎有30%的人伤亡或失踪。7月22日中午，该师撤回到永同，将前线阵地移交给第一骑兵师。自从史密斯特遣队在乌山首次跟北朝鲜部队交战以来，北朝鲜的两个师在17天当中使第24师后撤了160公里。该师被派到朝鲜作战时有1.22万名士兵，而今已有四分之三的人伤亡或当了俘虏。其装备损失很多，军官的损失亦很惨重。7月22日，由于迪安将军仍然下落不明，第8集团军命令丘奇将军统该师。