五月十二日，全面激战爆发，日军以两个师团，猛击**三十三集团军的五个师，我军立陷苦战，由于中**队保密意识不强，军事委员会与第五战区间往来电报，均为日军截获……
日军还从张自忠向******报告有关所率5个师行动的电报中，了解到第33集团军的具体位置。
于是，园部和一郎决定：集中第13、第39师团的兵力，沿汉水东岸南下，反击张自忠集团军，令在新野以南的第3师团撤至枣阳附近，掩护后方。
日本情报部门，还根据电台联络呼号及电波方向，早就测知**第33集团军总司令部电台的向外联络情况和位置。
这次了解到张自忠总司令部，在宜城东北约10公里一带地方，日军便在航空兵配合下，向这一地区合围。
15日夜，日军第39师团从方家集、南营向南瓜店逼进，16日拂晓完成对第33集团军总司令部的战术包围。在炮火支援下，四面围攻。
**的第74师守军，英勇抗击，并不断实施反冲击，激战至下午，特务营亦参加了战斗。
此时，日军进攻部队已达5000余人，集中炮火和兵力，向守军的最后阵地发起总攻，并有20多架飞机助战。
战斗过程中，张自忠多处负伤，仍镇定指挥。
第74师与特务营弹尽力孤，伤亡殆尽。张自忠****又负重伤，壮烈殉国。
当日，日军第十三师团也击破**第三十三集团军主力，南线包围圈已经突破，日军随即调整兵力，向枣阳集中。
在北面，**第31集团军等六个军17个师从东、南、北3个方向，向被围的日军第3师团展开进攻，并将其分割。
日军第3师团携带粮弹不多，兵站线已被切断，情况危急。
日军第29旅团，向师团求援的电报中说：“敌之战斗意志，极其旺盛。按目前情况看，平安返回甚难，望乞增援一个大队。”
可此时，日军尚未彻底摧毁南线我军，情况非常紊乱，此时日军的选择只有两条，或命第三师团单独撤退，或令其固守待援。
日军调南线部队想击破**后再北进解围，但日军在衡量第三师团状况后，决定采行安排了一个更大的陷阱，即命令该师团往东南方枣阳方向转移，诱**穷追，自十六日至十八日，日军第三师团边打边退，**虽然穷追不舍，但在缺乏打击火力之下，仍未能痛击该部，终使之脱围而去……
该师团在十八日晚间，于枣阳东北方完成攻势准备，此时，击破三十三集团军后调头北上的第十三、三十九师团，也推进到枣阳一线，完成展开状态。
日军第三师团的后退，拉近了南北两股日军的距离，使之加速会师，**不疑有诈，穷追至枣阳一线，日军第13、第39师团在宜城东北地区，反扑得逞后，再度乘机北上，与集结在枣阳地区的第3师团会合，五月十九日晨，日军以三师团并列，发起全面攻势，压迫我军背唐河决战，我军各师仅一上午便力不能支，七十五军被**重创，其它各部也颇有伤亡……
见状至此，五战区**司令部，急忙下令各军撤退。日军跟踪追击。
21日，日军第3师团进至邓县，第13师团进至老河口以东，第39师团进至樊城。
同日凌晨，日军第39师团，在偷渡白河时，遭西岸中**队猛烈射击，联队长神崎哲次郎等300多人毙命。
当日晚，日军第11军下令各师团停止追击，襄河以东枣阳地区作战至此结束……
