十二点左右，日军南下进攻临城的部队夺取官桥之后，立即分兵两路，一路较少部队继续向临城开去，主力部队则调头返回南沙河方向，从南面包围滕县。
中午时候，日军的进攻之所以暂停进攻滕县，主要是因为从临城方向折返回来的日军主力，按计划要吃过午饭后才折返城南进攻。
将近两点钟的时候，王铭章等刚离开东关返回师部指挥所，日军就开始发动下午攻势。这次进攻，东南两个方向上是同时展开的，两方的工事都比上午更激烈。
日军首先出动近三十架飞机和二三十门火炮，以密集火力猛轰东关、东门和东城角三大防守阵地，猛烈程度远远甚过昨天和上午。
转眼之间，东关仅有的一些残破工事几乎全部被毁坏，城墙又垮塌了两处。城内东城门附近的房屋几乎全部被毁，浓烟弥漫，火光冲天，守城军民大量伤亡。
王麟正在指挥东关守军进入掩体，突然，一颗炮弹飞来，打在刚刚用过后放在一边的菜篮子上，弹片四射，土石飞溅，传令兵小刘和政训员胡溪清当场牺牲，旁边不少官兵也受伤，其中一个弹片贯穿王麟面部，顿时鲜血满头。
副团长何煋荣侥幸无事，他赶紧叫几个战士一起把王麟和另外几个重伤员送进城去。
124师370旅旅长吕康见到王麟惨状，又听何煋荣报告了官兵弹尽援绝情况，就令何煋荣立即跑步到师部，向王师长和税代师长汇报东门危险情形，请求增援，并让战士随即把王麟和别的伤员护送到师部救护室抢救。
日军下午的主攻方向定在城南，由上午进攻临城的部队回身发动。城南方向的炮火，比东边更猛烈。
日军先用飞机集中轰炸南关和南门一带阵地，接着集中所有十二门榴弹重炮猛轰南城墙正面和城后街区。很快，城内就火光冲天，硝烟弥漫，不久，城墙开始崩塌。南关阵地，更是惨不忍睹。
守备南关的124师372旅743团卢高暄营，是16日深夜刚从大小坞回援过来的两个连编制的残破部队。由于抵达阵地的时间仓促，他们在南关只构筑起简单工事，防空掩蔽很简陋。这一轮轰炸没过多久，全营官兵便伤亡过半。
吕康见部队在南关实在无法存身，继续待下去必将很快被炸死完，就让他们向西北角西关车站附近的阵地转移。他随即让城内守军赶紧封堵缺口，并封死了南城门，准备迎接日军的攻坚战。
南关守军转移阵地后，日军集中重炮对南边的城墙猛轰。轰击一个多小时后，南城墙终于被毁。官兵们刚刚堵住缺口，转眼又崩溃了，并且缺口长度增大，并出现几处新的缺口。
防守南门城墙的370旅740团刘营，猝不及防遭到威力强大的重炮轰击，城墙上的守兵血肉与砖石交织在一起，四处横飞。一些隐蔽在城墙内防空洞的官兵，被垮塌的城墙压死压伤。
三点钟左右，日军用大炮向城内发射烧夷弹，烧毁民房，城内烟尘弥漫，城内战士难以睁眼。日军乘势用俯冲轰炸机和十多辆坦克，掩护五六千步兵发起对南城墙防线的冲锋。
预备队蔡钲营第三连迅速冲上城墙增援，顶住日军向城内冲锋。全连官兵前赴后继，几乎全部阵亡，包括连长徐树森，和三个排长杨汉三、傅用乾、张月清全都殉职。
在城根指挥战斗的吕康旅长，一边选派勇猛士兵数人，潜伏在缺口旁边向外投掷手榴弹，间隔一分钟投一次，使敌无法接近缺口，一边下令从盐店调集盐包堵塞缺口。
何煋荣从东城门跑到师部的时候，已是汗水、血水和尘土混在一起，满脸酱黑。他喊着报告跑进指挥所地下室时，大家都怔住了，还是与他很熟悉的124参谋长邹绍孟先认出他来。邹参谋长说：“老何，要不是平时熟悉你这双眼睛，连我都认不出你来了。”
税梯青赶紧问：“何副团长，怎么是你一个人跑来了？小刘呢？你们吕旅长和王团长怎么没打电话来？”
“报告，电话线被断了，传令员小刘和胡政训都阵亡了，王团长负了重伤，正往这儿抬。”
“别急，你先喝口水。”赵渭宾说着把桌上的茶杯递给他，自己随即出门迎接王麟。
何煋荣猛喝了一口水，接着说：“吕旅长让我跑来报告王师长、税师长，先前，上百个日军冲进东关战壕，我和王团长率预备部队冲出城去增援，把鬼子的冲锋打下去了。后来又拼刺刀，打退了鬼子的第二次冲锋。刚才正冒着炮弹修复东关工事，王团长被弹片击中头部，满头是血，正往这边抬。现在东关和东门守军已经弹尽援绝，形势危急，吕旅长派我来请求增援。”
“你们已经连陈洪刚营和新配属的机枪连都用上了？”税梯青惊讶地问。
“嗯，后备部队也拼得差不多了。”何煋荣气喘吁吁地回答说。
“王团长伤得很厉害吗？”邹绍孟关切地问。
“弹片贯穿面部，满脸血肉，惨得很！”
“快，快，快，马上送到救护室去抢救！”正在这时，赵渭宾看见王麟被抬到了门外，他赶紧出门招呼。王铭章等也随即出去看望。
“狗日的鬼子，把王灵官炸成这个样子了！”税梯青咒骂道。
“罗副官，快送王团长去急救室，看看军医怎么说，快去快回。”王铭章当机立断地对副官长罗辛甲道。
“象贤，赶紧给孙司令挂电话。”王铭章随即说。
“电话线今天一大早就已经被鬼子掐断了。”赵渭宾提醒说。
“对，我给急忘了。你赶快拟个电报发给孙司令，报告东南城角城墙被毁坏，和王团长受伤的消息。”
“是！”赵渭宾随即到桌边拟稿。
“何煋荣听令！”赵渭宾话音刚落，税梯青对何煋荣说，“我命令你，紧急升任370团团长，接替王麟指挥战斗。你赶紧和这几个护送人员一起回到东关去。”
“是！保证完成任务！”何煋荣说完就要往回跑。
“慢！”王铭章随即招呼道，“何团长，你回去告诉吕康，我们一拍完给司令部的电报，马上就赶过去。”
何煋荣出去没多久，赵渭宾就拟好了电报：
“立到，临城，军长孙，密。黎明敌即以大炮向城猛攻，东南角城墙被冲破数处。团长王麟冲锋重伤。现正督各部死力堵塞中。谨呈。王铭章。17.14.叩。”
王铭章看了一眼，也没作修改，签了字就让李绍坤送给电台廖台长立马发出去。
电报稿刚送出门不久，罗副官就回来了。他向王铭章和税梯青报告说，医务长说王团长伤势很重，必须尽快护送到徐州去做颅腔手术，晚了恐怕就不行了，军医还说千万不能受颠簸。
王铭章随即对税梯青说，那就让何团长在入暮以后挑选几名精壮士兵过来，今晚就带一个护士趁夜送王团长和另外几个重伤员从西门出去。
这时，从东门和南门又传来急报，东南两面都有多处城墙垮塌，日军步兵开始攻城，南关和东关守军伤亡重大，无法抵抗，两处均已失守。其中，南关守军退往西关，东关守军退往北关，[奇·书·网-整.理'提.供]东南两门已经连单人通道都封死。眼下，日军正在猛攻东、南城墙，情况危急。特别是南门一带，城墙垮塌地方很多，还压伤了官兵，十分危险。
王铭章闻讯，赶紧和赵渭宾等几位高级将领和参谋长赶往南门察看。他们远远看见南门城楼已被日军炮火摧毁，城楼上的机枪阵地已经移到城楼右侧，吕康和汪朝濂正在指挥抵抗。
王铭章赶紧率随行卫士冲上旁边的缺口处，加入战斗。124师的官兵见王铭章亲自参战，大受鼓舞，更加英勇。
日军后面的机枪手见来了几个用手枪的，估计有当官的，就用机枪往王铭章这边扫射，一个子弹打中王铭章右臂。赵渭宾和旁边的卫士李绍坤赶紧过来把王铭章拉到旁边包扎。王铭章看了看，只是擦伤，无关紧要，就叫别人都继续战斗，别管他，只留下李绍坤为他包扎。简单包扎了一下之后，又继续投入战斗。
两个师的官兵大受鼓舞，几个战士一起使劲同时扔出几枚手榴弹，把远处的日军机枪手连同那挺机枪给炸得粉碎。日军这次冲锋随即被打了去。
战斗一结束，官兵们都纷纷过来看望王铭章。王铭章笑道自己是皮毛轻伤，没事，他反而带着大家一起去看望其他受伤的官兵，激励他们顽强战斗。大家齐呼口号，誓死杀敌。
王铭章一行随即前往东门察看，远远看见日军炮火已经把东南城角机枪阵地轰塌了，张宣武正指挥官兵们在城墙上和缺口处抢修工事。
张宣武见王铭章手臂上缠着绷带过来，赶紧迎上去问候。王铭章说，我这点伤倒是小事，南门比预料中危险得多，垮了好多处，到处可以攀登。你们东门和北门的情况怎么样？
张宣武赶紧汇报说，东关已经失守，东门和北关一时半会儿问题还不大。
他接着详细回报说，日军在午后进行的猛烈炮火覆盖，彻底摧毁了东关阵地的残破工事。团长王麟重伤被抬了下去、副团长何煋荣跑去师部报告后不久，日军就在坦克群掩护下组织了五六千人的冲锋。东门守军人数很少，又失去了有力指挥，无法抵挡住强大攻势，南边的吕旅长他们又被日军死死牵制，无法增援，只好被迫放弃阵地。
由于东门预留的小通道被日军炮火轰垮把门堵死了，守东关的弟兄们无法在日军火力下越过城墙根前空地从东门撤进来，南关当时也已经失守，他们就借助东门城墙上的机枪掩护，转移到北关去了。
日军占领东关后，随即对东门城墙缺口发动了两次冲锋，都被打下去了。