尽管孙百里和几个师长都承认日军的防御工事比较坚固，但是却无一例外地对突破日军防线抱乐观态度，实际上是大大低估了对方防御的强度，最终把这场战斗演变无法达到预期目的、旷日持久的消耗战。
自从十九路军攻占南昌以来，在这一方向上没有爆发过大规模的战斗，因此日军有十几个月的充裕时间加强防御，他们精心选择地形，构筑了一整套比较完整的防御体系。日军的防御体系由三个阵地组成：第一阵地纵深约八百米，包括三条堑壕以及支撑点、交通壕和混凝土掩蔽部；第二阵地在第一阵地后三公里，有两条堑壕和支撑点，第一、二阵地之间还有一个中间阵地；第二阵地后面三公里处是第三阵地，完全依托藏山矶、香山、马当和长山山体构筑，整个防御体系纵深达到八公里。日军还构筑了深达十米的地下坑道网，其地下工事的出入口都隐蔽在村庄和附近的树林中，难以被发现。整个阵地从低到高修筑在山坡上，对军队的行动一览无余。工事内配备完善，有野战厨房、战地医院等，储备了丰富的弹药和食品。坑道网内采用电灯照明，由专用的柴油发电机提供电力。日军的每道防线前面都布满了纵横交错碟桩和带刺铁丝网组成的障碍，并且埋设了大量的地雷。日本人通过不辞劳苦的努力，把马当要塞变成一道坚不可摧的要塞。
1941年6月10日，孙百里以暂编第27师为先导，暂编第一师为后卫，在重炮旅的支援下，向景德镇日军发起攻击。
驻守景德镇的日军第15师团一个旅团早已经知道军队的动向，在攻击发起前的两个小时井然有序地从景德镇向北撤退，并且非常从容地把沿途的桥梁逐一破坏掉，然后加入马当要塞守军的行列，使孙百里各个击破的计划落空。
孙百里不得不一边修路，一边向马当要塞推进，好在此时已经梅雨季节，天空中浓云密布，能见度极低，非常不利于日军航空兵活动，没有遭到轰炸机的骚扰。
两天之后，攻击部队抵达马当外围日军第一道防线前，开始在当地民众的支援下构筑出发阵地，并在预定发起攻击的地段集结兵力。但是，当军队向他们的前沿阵地移动时，日军在望远镜中看得一清二楚，他们差不多估计到了对方开始进攻的日子，因此早就做好了准备，双方都怀着紧张的心情等待着那一天的到来。
6月15日，长江南岸雷鸣般的炮声打破了清晨的宁静，军队隐蔽的炮兵群对日军阵地开始了长达半个小时的大规模炮击：空前猛烈的炮火使日军阵地顿时陷入一片硝烟和火海之中，地动山摇，不时有掩体和障碍物飞上天空。日军表面阵地上早已空无一人，因为在这样猛烈的炮击下，没有人能够幸免，即使没有被密如雨织的炮弹直接炸死，也早已被此起彼伏的剧烈爆炸震死。此刻，日军士兵早已钻入深深的地下工事，安全地躲避着倾泻而下的炮弹，担负侦察和监视的日军则利用潜望镜在工事里观察军队的动向。
上午7点整，军队的炮火开始向后延伸，硝烟在晨风的吹拂下渐渐散去，经历了猛烈炮击的日军前沿阵地上死一般地寂静，谁都知道，这是大战前的平静，是拼死厮杀即将开始的信号。这时候，日军阵地前沿碟丝网被炸得七零八落，大部分掩体已不复存在，堑壕和第一阵地的交通壕被夷为平地，第15师团司令部和前沿阵地之间的通信系统也被摧毁，形势似乎对军队非常有利。然而，日军地下工事基本完好无损，人员的伤亡也微乎其微，更要命的是日军已从潜望镜中发现军队的动向，士兵们全部蹲在坑道口，准备占领表面阵地，当军队的炮火向后延伸，日军立刻从地下工事中倾巢而出，他们把沉重的机全都搬上阵地，迅速地挖好掩体，把黑的口指向阵地前的开阔地带，居高临下地准备射击。
7点10分，三发红色信号弹腾空而起，刺破浓密的乌云，缓缓消失在日军阵地的纵深处，紧接着，军队的出发阵地上响起轻重机密集的射击声和迫击炮接连不断的爆炸声，无数人影跳出战壕，呐喊着向日军阵地冲去。
“弟兄们，跟我上！”李勇大喝一声，然后一跃而起，跳出战壕，在他的身后，全连两百多名战士迅速跳出战壕，紧紧跟了上来，在他们的左右两翼，另外两个步兵连也排成攻击队形，快步向前推进。
由于前几天刚刚下过一场大雨，土壤松软不堪，士兵的皮靴很快就沾满了泥土，并且不时深深地陷入泥泞之中，需要耗费很大的力气才能够拔出来。
李勇用力拔出一只脚，懊恼地把粘在靴子上的泥土甩开，然后回头打量自己的队伍。由于每个士兵背着一百二十发子弹、两颗手榴弹、工兵铲、防毒面粳头上戴着钢盔，身上穿着沉重的防弹衣，再加上步的重量，每人负重达到二十多公斤，这个重量在平时没有多大问题，但是在泥泞的土地上就变成了致命的问题——士兵们不但步履缓慢，而且不时摔倒在地面上，根本无法保持完整地攻击队形。
李勇稳住身体，对从身边经过的战士们声嘶力竭地叫喊着：“放慢速度！保持队形！”
战士们在他滇醒下放慢了前进的速度，在留心脚下的同时，时刻观察着战友的位置，使连队保持了较好的攻击队形。然而，其他两个连队没有意识到这个问题的严重性，数百名士兵跌跌撞撞地向前狂奔，虽然位置超出李勇的连队许多，但是队形却非常混乱——有的地方空无一人，有的又乱哄哄地挤在一起。在距离日军阵地一百多米远的时候，他们连续踩响十几颗地雷，沉闷的爆炸声中，数十名士兵倒在潮湿的土地上，没有死去的士兵痛苦地着。这时候，日军炮火进行第一次齐射，密集的炮弹顿时覆盖了阵地前沿数千平方米的地域，成片的士兵倒了下去，紧接着，日军轻重机一齐开火，密集的子弹像一把锋利的大镰刀，顷刻间就把士兵像割麦子一样成群地扫倒。
“卧倒！”李勇大吼一声，扑到在地面上，然后端起冲锋，向对面连续点射，战士们也纷纷卧倒在地，用手中的武器猛烈射击，全力压制日军火力，增援友军。与此同时，炮兵群瞄准刚刚出位置的日军火炮连续射击，将其完全压制住，而出发阵地上的轻重机则疯狂扫射，密集的子弹呼啸着从战士们的头顶上飞过，把日军工事打得泥土四溅，阻击的火力稍微减弱了一些。
“弟兄们，冲！”李勇站起身来，向前狂奔而去，手中的冲锋喷射出密集的子弹，在接近雷区边缘的时候，他再次扑到在地面上，然后头也不回地高喊道：“爆破组，排雷！”
八名战士应声而出，快速向雷区爬了过去，然后用手中到测器搜寻地雷的踪迹。这时候，左右两翼的攻击部队在日军的猛烈阻击下伤亡惨重，残部被对方的火力压制在阵地前沿，动弹不得，如果中间也不能取得突破的话，这次攻击将无功而返。
日军也意识到中间的威胁，集中了十几挺轻重机，疯狂扫射排雷的士兵，密集的子弹在战士们四周的地面上留下同样密集的弹孔，战士们的脸上、身上满是飞溅起的泥土，但是他们丝毫没有理会近在咫尺的死亡威胁，一米一米地向前开辟通道。
李勇在指挥身边的机手和榴弹手全力掩护的同时，焦急地注视着爆破组。突然，最前面的两名战士脑袋一歪，斜躺在地面上，后面的战士毫不犹豫地爬了上去，接过战友手中到测器，继续前进。然而，日军的火力越来越强，直到最后一名战士牺牲，距离雷区的边缘还有十米远。
眼睁睁地看着自己的战士牺牲在面前却无能为力，李勇胸中燃起万丈怒火，双手一撑地面，高高跃起：“弟兄们，拼了！”然后狂吼着冲杀过去。
战士们丢掉沉重的工兵铲和防毒面粳迎着日军密集的弹雨冲了过去，前面的倒下了，后面的立即跟上，半自动步和榴弹猛烈还击，后面的战士则连续投掷手榴弹，在日军阵地前沿掀起阵阵浓密的烟雾。
李勇沿着爆破组开辟出来的道路一路冲杀到日军的战壕前，奇怪的是，竟然没有踩到一枚地雷，也没有被一颗子弹击中！
战壕里面的日军机手，看着逐渐逼近的李勇，手忙脚乱地把装满子弹的弹匣往机上插，可是怎么也插不上去，情急之下，把手中的弹匣用力向已经近在咫尺的李勇扔了过去，然后俯身去捡地下的步，可是手还没有摸到身，背上就多了三个黑乎乎的血洞，一头栽倒在战壕里面。
李勇跳进战壕，向左侧冲杀过去，密集的子弹从打得通红的管里面喷射而出，连续扫倒七八名日军之后，他把身体往战壕上一贴，奋力甩出一颗手榴弹，趁机把打空的弹匣换了下来。
然而，他刚刚站直身体，几颗子弹穿过浓密的硝烟，准确地打在胸口上，他在剧痛之中仰面摔倒，钢盔重重地砸在一块石头上，眼前一黑，失去了知觉。