在蒋介石的严令下，中国守军各部队开始对日军实施反击。长江北岸的今村支队终陷求告无门的境地。为救援陷入困境的今村支队，师团长稻叶四郎派出第四十五联队第二大队前往增援，但被中国守军第一o三师阻击在四望山；又派出第二十三联队第二大队率四个步兵中队、两个山炮中队、一个工兵小队和一个辎重兵小队前往增援，又被中国军队第一二一师阻击在铁石墩。无奈之下，日军航空兵第十二战队冒着恶劣的天气强行起飞，飞到黄泥湖上空给今村支队投放军需物资。
二十二日，今村胜次派出一个大队向铁石墩方向突击以接应增援部队，同时以主力猛攻乌龟山、沙子垴阵地并释放毒气。乌龟山阵地的中国守军两个连苦战后突围，阵地被日军占领。增援的日军第三十六旅团黄昏时分攻占四望山，两个连的中国守军全部阵亡。二十三日，日军独立工兵中队的数艘装满弹药和粮秣的铁船，终于艰难地驶过了中国军队制造的洪水泛滥区，抵达今村支队所在的黄泥湖畔。铁船将补给卸下后，将六百八十名死伤人员运走。
得到补给的今村支队全力攻占铁石墩，然后向中国守军的侧背实施攻击，突破了第一二一师的阵地，袭击了第一o三师的指挥部，占领张家湾。二十四日，田家镇遭到日军飞机和舰炮更为猛烈的轰击。形势危急之时，李延年从第九师抽调出一个团归第一九八师指挥，加强了马口湖北面的防御；李品仙则命令第一七四师火速增援第二十六军，以阻止日军第三十六旅团的突进。
田家镇战局开始恶化。日军在数十架飞机的助战下，由黄泥湖向中国守军第九、第五十七师阵地发动持续攻击。 日军的轰炸给中国守军造成了巨大威胁，中国官兵用机枪对空射击，甚至迫击炮也破例对空开炮，一架日军战机俯冲时，正好撞上一颗飞行中的迫击炮弹，飞机凌空爆炸，中国守军的阵地上欢声雷动。
第九师第二十七旅官兵在与日军的白刃肉搏中，营长以下军官伤亡六十多人，士兵伤亡多达近千人。二十六日拂晓，日军火炮和舰炮向田家镇要塞核心阵地连续炮击三个多小时，而后日军第三十六旅团和第十一旅团部队向中国守军阵地实施合击。中国守军第五十七师伤亡巨大，李延年一面派兵增援第五十七师，一面命令第二十六军对日军实施侧击以为策应，但是第二十六军因行动缓慢致使战局无法转变。
二十七日，日军两路夹击部队会合了。今村胜次集中起四千多兵力向中国守军的主阵地发起攻势。星家山阵地中国守军团长负重伤，营长伤一人亡一人，官兵突围而出的仅四十余人。日军继而连续突破中国守军第九师的胡家山、鸭掌庙阵地和第五十七师的乌龟山、下郑一线阵地。同时，日军海军第十一战队在盘塘附近成功登陆，开始沿江岸向田家镇要塞的象山炮台进攻。
田家镇要塞已被日军三面包围。二十八日，日军陆、海、空军协同猛攻田家镇核心阵地。海军陆战队集中了上百门火炮，空军出动战机达八十余架，田家镇核心阵地落下两千多发炮弹，中国守军的所有工事都被摧毁。激战延续到下午，要塞-制高点玉屏山被日军攻占。二十八日晚李延年下达放弃田家镇要塞的命令。二十九日十一时三十分．田家镇要塞陷落。田家镇要塞防御作战持续十五天，中国军队为此付出了巨大代价，但同时也给日军极大的打击。
关于田家镇要塞失守的原因，要塞守备司令杨宗鼎给军事委员会的报告中写道：一、本区外围守备军（第九师、第五十七师）因伤亡过重，被敌强力压迫，与核心守军失去联系，敌得任意攻击核心阵地。二、工事未得全部完成。三、地区的守备兵力不足。四、对江面封锁无力。其实，真正的原因杨宗鼎并没有说出来。中国军队在田家镇外围作战打得不错，曾把日军今村支队困在湖沼中长达十天，完全有将其合．围歼灭的契机和可能。但是，一方面江对岸富池口的陷落给田家镇防御带来极大的困难；另一方面依旧是令蒋介石十分恼怒却又无力改变的中国军队的痼疾所致，即各部队间从不协同和配合。
作为第五战区副司令长官的李品仙对此也有难言之隐。广济战事吃紧时，他曾急电请求第九战区增援，但第九战区司令长官陈诚始终以无兵可调为由拒绝。当李品仙得知田家镇炮台仅剩下不足五十官兵时，只有直接给军事委员会委员长侍从室发电求援。蒋介石得知后大惊，电令陈诚火速增援，陈诚依旧以无兵可援为由拒绝。战后，李品仙在自请处分的电报中，虽然回避了陈诚的名字，但把那些增援不力的将领顺带告了一状。
长江上最坚固的沿江堡垒，屏障武汉的最后一道水上要塞，已经落入日军之手。日军第六师团因攻占田家镇损失惨重，不得不再次进入休整状态，这使得日军沿长江西进的攻势因而暂缓下来。长江北岸再向北，是大别山脉。绵亘鄂豫皖边界的大别山，山峰险峻，北麓是一片丘陵，从安徽六安延伸出的一条公路穿越这片丘陵，经河南固始、潢川、罗山，直通河南境内平汉路上的重要城市信阳。
一九三八年六月，日军发动攻取武汉的作战时，中国第五战区司令长官李宗仁判断，日军从北面的平汉路进攻武汉的可能性很小，其主攻路线应是溯长江而上，因此第五战区兵力部署的重点是长江北岸。八月二十五日，日军第二军沿着大别山北麓的公路向西进攻，第五战区代理司令长官白崇禧仍旧判断大别山北麓是日军进攻武汉的次要方向。根据这一判断，中国第五战区在大别山北麓的部署是：霍山方面为冯治安的第七十七军，六安方面为于学忠的第五十一军，固始、商城方面为宋希濂的第七十一军，信阳方面为张自忠的第二十七军团；孙连仲的第二集团军所辖之第三十军和第四十二军，控制在豫鄂交界处的商城与麻城之间。
显然，在这个方向上担任进攻任务的日军第二军，已判断出中国军队对这一方向的忽视。因此，日军“第二军根据以上情况，为了不给敌人破坏六安及霍山以西道路的机会，乃变更原计划，急速（八月下旬）开始行动，从现在线上（庐州地区）一举进入光州---商城一线，而后准备向信阳方面及汉口以北地区作战”。
七月下旬，日军第二军所辖部队开始向庐州地区集结 。 日军华中派遣军的命令是：第二军主力沿大别山北麓攻占河南信阳，然后沿平汉路南下进攻武汉；另外一部横越大别山南下向长江边靠近，策应于长江北岸作战的第十一军。根据命令，第二军制订的作战方案是：以第十师团和第三师团沿安徽六安至河南信阳的公路向西占领信阳，然后沿平汉路南下攻占武汉北部；第十三和第十六师团从六安出发，向西攻占河南商城一线，然后横越大别山，向南攻取湖北麻城、黄陂，协同第十一军的第六师团攻占汉口。