日军第十三军的进攻部队对金华和兰溪的华夏政府第三战区部队形成三面包围的当晚，日军第十三军的攻击部队便发现金华城内燃起了大火，日军第十三军司令官泽田茂中将根据白天空中飞机的侦查及各进攻部队的报告，判断金华附近的华夏军队已经开始撤退了。 日军第十三军司令官泽田茂中将为了逼迫华夏政府第三战区进行决战，于是将日军第十三军的进攻重点转移至右翼，以一部分兵力进攻金华和兰溪，而第十三军主力部队则向衢州方向攻击前进，同时也是追击撤退的华夏政府第三战区的主力部队。 第二天，日军第十三军司令官泽田茂中将便命令第十五师团、第二十二师团、第七十师团和河野旅团向金华和兰溪的华夏政府第三战区守军发起了进攻。 就在日军第十三军司令官泽田茂中将下达攻击金华和兰溪地区的同一天，华夏政府第三战区第十集团军王司令也是判断出了日军第十三军的进攻部队将会由岭下朱、孝顺、曹宅及浦江、兰溪大道进攻金华和兰溪地区。 同时，第十集团军的王司令还预计日军第十三军会派出部队从武义、汤溪大道及兰江以西地区直插汤溪和龙游，这样日军第十三军的进攻部队就会切断金华和兰溪地区华夏军队的后方联络线。 于是，第十集团军王司令当即命令暂编第九军在东阳、永康、金华公路的两侧地区侧击牵制日军，命令第四十师师长方日英带领部队在开龙游和湖镇间地区布防，并统一指挥暂编第十三师在汤溪和龙游一带占领阵地，向东面警戒日军第十三军进攻部队可能发起的攻击。 同时，命令第八十八军周军长立刻派出部队占领金华江的北岸，掩护金华和兰溪地区的后方安全，并命令第七十九师和第六十三师归第八十八军周军长统一指挥，命令新三十师由第十集团军司令部直接掌握，做为战役预备队，而第十集团军王司令则带着集团军司令部前移到龙游的三叠岩就近指挥。 日军第十三军的进攻战术被第十集团军王司令判断的非常正确，日军第二十二师团攻击前进到了古方，然后逼近汤溪，与华夏政府第三战区第十集团军第四十师和暂编十三师展开了激战。 日军第116师团则是攻占了寿昌后与日军第三十二师团并列继续南下，这一路的日军先头部队已进到衢江北岸的航埠附近，于是，第十集团军王司令命令第四十师及暂编第十三师向龙游方向转进。 华夏政府第三战区的部队撤退后，龙游便被日军第十三军的进攻部队攻陷了下来，在金华和兰溪地区的华夏军队后方也是受到了严重的威胁。 第十集团军王司令命令第四十师撤退到大洲镇进行防守，暂编第十三师撤退到灵山镇进行防守，掩护第十集团军的右翼安全。 在金华方面，日军第七十师团及第二十二师团外加河野旅团在二十多架飞机掩护下，于二十五日的拂晓开始向华夏政府第三战区第七十九师的外围防御阵地发起了正面的进攻。 同时，日军还派出一部分兵力向竹马馆方向进行迂回包抄，进攻华夏政府第三战区第七十九师防线的右侧背。 日军两个师团一个旅团的进攻部队，在数十架日军飞机的支援下，对第七十九师的防御阵地轮番进行轰炸，日军的进攻部队为了加快进攻的速度，还在金华东关附近投掷喷嚏性毒气弹多枚，掩护步兵部队的攻击。 经过两天的激战，在第二天的黄昏时分，华夏政府第三战区第七十九师的外围防御阵地被日军第十三军的攻击部队给占领了，第七十九师在外围防御阵地的第235团和挺进第1纵队被迫向金华西北阵地转移。 二十七日至二十八日两天，金华城的战况愈趋激烈，日军飞机和炮兵部队对着金华的城垣就是一顿轮番轰炸，第七十九师在金华城的核心阵地和工事在日军的轮番轰炸和攻击下基本都被摧毁了。 为挽回现在的这种不利局面，第七十九师也是组织了部队从右侧向日军实施过一次反击，但这次反击并没有达到预期的效果。 日军第十三军的进攻部队在二十八日也是成功的攻进了金华城内，与第七十九师的官兵们展开残酷的巷战。 面对日军优势兵力的进攻，随着冲进城内的日军兵力越来越多，华夏政府第三战区第七十九师的官兵们与冲进金华城的日军部队激战了几个小时后，终因阵地基本都落入了日军进攻部队之手，并且第七十九师各部队伤亡过重，只得于黄昏向北山和大盘山方向突围，随后，金华城便被日军的进攻部队彻底的占领了。 在兰溪方面，日军第十五师团第六十联队在三十多架飞机的掩护下，在二十五日的拂晓向百坎尖、高圣尖和石廓山方向，对华夏政府第三战区第六十三师的外围防御阵地展开进攻。 华夏政府第三战区第六十三师的官兵们面对日军进攻部队的攻击，也是顽强的依托阵地进行着抵抗，随着沿兰江东岸南下的日军第15师团部队的陆续抵达，日军开始了对兰溪城展开了猛烈的围攻。 在第三天的时候，华夏政府第三战区第六十三师的外围防御阵地全都被日军第十五师团的进攻部队给攻占了下来，随即，日军进攻部队便攻进了兰溪城，整个兰溪城都陷入混战之中。 在巨大的伤亡下，第六十三师不得已陆续向城东白石塘一带突围，于是兰溪城也被日军第十五师团的进攻部队给占领了。 不过，就在日军攻进兰溪城的当天上午，日军第十五师团师团长酒井直次中将带着师团部的一大批随行人员准备到兰溪城前线督战，但是，这一次的督战直接就要了日军第十五师团师团长酒井直次中将的小命。
