9月29日最初的幾個小時，圍繞廣州的中日兩軍都在緊急調動和部署。日軍依仗着內線優勢首先完成的防禦調整，東北部以火爐山爲核心依舊是戰鬥力最弱的臺灣旅團防守，東部則由第4師團一個支隊防禦；東南由以黃埔港爲核心的海軍固守，南部海珠區是第11師團1個支隊及海軍陸戰隊一部；西部是第11師團主力，核心陣地位於白雲山；預備隊是近衛旅團及一個由裝甲大隊爲核心組成的臨時支隊；而各師團在廣州的留守官兵甚至海軍岸上人員都被分配到各防守部隊中增加戰力。
圍繞廣州的**仗着先出發也總算在天亮前基本完成調整，東北至東部由張發奎率領的12集團軍主力擔任助攻，南部由韋雲淞31軍主力擔任牽制；西部在桂軍強烈要求下從佯攻改成助攻，由夏威率16集團軍主力擔任；西北至北部由李延年指揮2、6軍全部及5軍一部對白雲山一帶發動主攻。
晨6時25分，隨着太陽升起東方，周志柔緊急調來的第1、第6大隊及第2大隊剩下的共80餘架sb－2轟炸機在第3、第5大隊50餘架伊16戰鬥機掩護下飛臨廣州上空。而同時由蒼龍號和龍驤號上起飛的36架96艦戰也掩護着40多架轟炸機和攻擊機接近；天河機場陸軍第4飛行團殘餘也拼湊了10多架戰鬥機升空。晴空少雲的清晨，雙方遠遠就發現了對方，雙方調整的結果也只能是硬碰硬，新銳的第5大隊對同樣是新銳的海軍2個戰鬥機隊，已有較大戰損的第3大隊對更殘破的陸軍戰鬥機隊；而雙方的轟炸機隊不約而同採取了迴避空戰航線直取各自的轟炸目標；戰鬥於是爆發。
最先交戰的反而是第3大隊，乘着日本陸軍戰鬥機還在爬升，第3大隊17架伊16俯衝而下，威力巨大的12.7重機槍配合伊16的高速衝擊一舉打亂了日軍還在編組的隊形，幾架倒黴的日機更是被連續擊中冒出煙火；日機也不甘示弱，見掌握不住高度就發揮機動能力強的特性不斷盤旋試圖引誘**戰機與之對決，但已有經驗的**飛行員絲毫不爲所動，俯衝後立即拉起重新掌握高度後再次發起俯衝進攻，日機見**不上當只能分散避讓，但雙方水平速度差不多，**依靠俯衝佔據的加速度和有利位置還能略佔上風，隨着又有幾架日機被擊落擊傷，剩下不足10架日機放棄戰場向南方撤退。而**轟炸機對天河機場的轟炸卻基本徒勞，只炸燬一些破爛飛機和其它地面設施，因爲第4飛行團其餘能飛的飛機已經在黎明前南逃。不過大部分sb轟炸機志不在破爛機場而在市區的日軍重炮陣地，隨着數百枚炸彈從中空紛紛揚揚落下，日軍重炮旅團首當其衝，數十門來不及、實際也無法有效掩蔽的150榴彈炮及附近的大量炮彈最終形成一座噴發的火山，在巨大的爆炸聲中一時間蓋過了紅日。
中國空軍第5大隊和日本海軍蒼龍、龍驤戰鬥機隊的戰鬥比預想的簡短而慘烈，因爲雙方在中空水平位置相遇不約而同發起了密集衝鋒，都試圖迫使對方分散避讓取得有利位置後追殺，雙方都不想避讓的結果只能是對撞在一起，數十道火舌從幾百米一直打到幾米才偏離航線錯開，一個回合下來就打的雙方大部分戰鬥機上都是傷痕累累，三對倒黴的更直接撞在一起變成三團大火球，還有幾架則冒着煙火墜落下去。不過俄機上的12.7重機槍和俄機本來皮實的特點還是幫助第5大隊佔據了一定的優勢，隨着第二個回合打下來更多的日機墜落，日機沒敢打第三次對衝就直接加速順着來路回竄。
這時蒼龍、龍驤航空隊的轟炸機也分別飛到廣州東北、西北**聚集區上空，可惜除了見到大量正在分散隱蔽的**官兵外實在找不到‘夠炸彈錢’的目標，數百枚炸彈只能隨地亂丟，總算造成了**過千的傷亡；丟光炸彈後日軍趕緊分路回竄，結果是蒼龍隊平安返回，而龍驤隊則在返航途中卻遭遇第5大隊20餘架戰鬥機，結果自然沒有戰鬥機掩護的龍驤轟炸機隊被打的潰不成軍，最終只有3架轟炸機鑽隙逃脫。
隨着雙方空中第一輪較量結束，地面上的戰鬥也正式開始，西北面的白雲山爭奪戰首先爆發，李延年和甘麗初共展開13個步兵營在大量輕重迫擊跑吊射掩護下全線壓上，步兵數量上處於絕對劣勢、又失去重炮旅團支援的佐佐木只能指揮第11師團主力依託還算堅固的野戰工事拼死抵抗。密集的輕重機槍火力和擲彈筒、步兵炮，還是配屬的迫擊炮大隊不斷髮射，但面對分散推進的**戰果實在寥寥；相反，暴露出來的火力點立即遭到**的60、81、82、120迫擊炮重點‘照顧’，沒有頂蓋或者頂蓋單薄的火力點立即就被各種炮彈命中摧毀，有堅固掩護的火力點也連續遭遇炮彈侵襲被炸的淹沒在硝煙之中；第一波**乘機發起衝鋒，但日軍的步槍手們以精準的子彈和手榴彈還擊，還有一批隱藏起來的輕重機槍也開始射擊，在殘存的重機槍火力點支援下將第一波**打的稀里嘩啦潰敗下去；但**緊跟着各種迫擊炮再度開火，將日軍剩餘的主要火力點又清洗一番，隨後第二波**吶喊着發起了第二次衝鋒。
可就在這時，白雲山後日軍炮聲再響，隱蔽待機的2個臼炮大隊用齊射宣告了自己的存在，雖是老式的重迫擊炮射速緩慢，但對付衝鋒的步兵和緊隨其後的輕炮兵還是殺傷力巨大，隨着炮彈爆炸之聲出現在日軍陣地前的是一個個巨大的炮彈坑及周圍一圈死傷的**將士。2軍和6軍的重迫擊炮立即還擊，但隔山打炮實在缺乏精度，無法有效摧毀日軍部署在山後的臼炮，反而削弱了對一線的支援，導致第二波衝鋒的**損失慘重被趕了回來。
稍歇，第6大隊的轟炸機羣在戰鬥機掩護下再度光臨白雲山上空，古莊幹郎從城裡掩蔽部中悲哀着仰望**大機羣盤旋卻無計可施。根據我的命令，sb2沒有立即投下炸彈、地面部隊就第三次發起進攻，一線雙方再度彈如雨下；這一次**很快就衝過那已經倒下數千具犧牲烈士的兩軍陣地間的空地殺入日軍隊伍中，**10個團對日軍不足3個聯隊，雙方成千上萬的戰士在日軍戰壕間拼殺，眼見日軍被打的節節後退，佐佐木道咬牙下令全部炮兵開火。隨之而來的是各聯隊的山炮中隊，第11山炮聯隊剩下的20多門山炮，留在廣州一直未使用的榴炮大隊12門105榴彈炮，還有配屬的2個臼炮大隊24門老式重迫一起發射，雖不密集但威力巨大的炮彈一排排砸進**隊伍中爆裂開來。**天上的sb2轟炸機和地上的重迫也立即還以顏色，擔任掩護的日軍野戰高射炮隊也拼命發射，可惜sb轟炸機是水平轟炸機，基本上飛在20高射炮有效射程以上，只有少數75高射炮纔夠的上，但號稱萬發一中的高射炮可能嗎？所以當第6大隊的轟炸機丟光炸彈返航時，受到重點轟炸的臼炮大隊陣地已經被掃平，而榴彈炮陣地更是因爲彈藥庫殉爆變成火海，只有分散部署的各山炮中隊損失不大。隨着日軍以山炮爲住的剩餘火炮和**重迫擊炮進入炮兵對決，一線因日軍大炮擊暫停的戰鬥再度展開，李延年和甘麗初紛紛投入軍中最精銳的團隊加強攻勢，而佐佐木也投入了最後幾個中隊預備隊。
眼看**佔據上風，可惜此時日軍的增援也雙雙趕到；首先殺到的是天上數十架輕型轟炸機，就在掩護戰鬥機和**戰鬥機拼殺的同時呼嘯而下，數百顆炸彈準確砸進第6軍的總攻隊伍中直炸的到處血肉橫飛，未等甘麗初反應過來，數千名新銳日軍翻過白雲山殺入戰場，第49師首當其衝，2個疲憊且有不少的傷亡的前衛團並列還無法抵擋洶涌而下的天皇近衛軍的反衝擊，李精一率領預備隊第145團迎頭對撞的後果是被第3、第4近衛聯隊夾擊打的落花流水。擊潰第49師後櫻田武率領近衛旅團並不追擊而是轉身攻擊預2師，陳明仁指揮預2師的3個團左抵右擋招架不住近衛旅團和第11師團聯手反擊，也只能含狠而退。隨着日軍越來越多擁上一線，天上的艦載轟炸機也在不惜到處被伊16戰鬥機追殺的嚴重損失，不斷低飛對**施以精確轟炸，第93師和第2軍方面見勢不妙也只能相繼撤退。