第三十三旅的部署，成功地迷惑了日军。受其影响，日军仍然坚持把沪太公路作为主要防守方向，抢占罗店的日军炮兵也不停地向国军第三十三旅、第六十六团两级指挥所开设地西钱宅村、唐家湾村实施火力袭扰。占领罗店的日军还联系日本海军，日军航母起飞一个六架机群对唐家湾实施了轰炸空袭，造成唐家湾村多处房屋被炸坍塌，起火焚毁。
在沪太公路方向，第六十六团佯攻部队已经拉开进攻决战架式，成功吸引了抢占罗店的日军主力。第六十六团第1营派一加强连提前绕行至罗店北面，先行攻占罗店北面门户陆家村，切断了罗店日军的退路和来援日军的通道。
按旅部作战部署，进攻部队秘密接近罗店的东、南、北三面，静候进攻号令。
下午2时40许，第十一师山炮营在炮兵观测所的指挥下，开始向罗店镇试射，基准炮瞄准了镇口日军工事，“轰”地一声巨响，炮弹首发命中，在工事间爆炸，火光和硝烟升腾而起，三四个正在搬运东西的日军士兵被掀翻，有的倒地不起，有的不停地惨叫。
紧接着，师山炮营全营齐射，之后是急促效力射击。一时间，罗店镇火光四起、硝烟滚滚、雷声阵阵。
受到国军密集炮火打击，罗店日军惊异失措，一片混乱，阵地开始骚动起来。
十分钟的炮火打击过后，第三十三旅前指向各营发出了进攻的命令，进攻部队向罗店发起了全面进攻。
抢占罗店的日军部署有迫击炮和步兵炮各4门，他们发现了国军的进攻意图，组织炮兵向进攻部队实施炮火拦阻与打击。第三十三旅直属炮兵连有四门82毫米迫击炮，迫击炮连将四门火炮隐蔽分散设置射击阵地，一发现日军炮兵射击，即对敌炮兵阵地开展反制射击，成功摧毁日军火炮8门。
日军炮兵阵地被摧毁后，进攻部队压力顿时大减。
镇口的日军大正十一式重机枪开始“哒、哒、哒……”响起，对着镇外一阵狂扫乱扫。
旅部直属迫击炮连对第六十六团第二营进攻日军阵地试射属于半直瞄射击。第一发炮弹爆炸便在工事附近爆炸，之后开始了急促射击。
炮连一发齐射，六发炮弹在镇口同时爆炸，镇口顷刻间便湮没在硝烟与尘土之中，日军镇口工事里的重机枪顿时哑火。还没有来得及跑进工事，以及没有撤回镇子的士兵，被炮弹炸得支离破碎。
炮弹的齐射也无法消灭弹着区域全部的日军。很快，日军工事里的机枪再次“哒、哒、哒……”地响起，重机枪火力再次复活。
接着，炮连开始了急促射击，炮弹不停地坠落，砸在日军还未完全构筑好的阵地上。
在密集的火力打击下，日军工事里的几挺重机枪先后哑火。第2营的尖刀连队已经接近镇口，军官发出了冲锋的号令。嘹亮的军号响起，已经有一二十个士兵一跃而出，先行跳出了农田，端着步枪朝着镇口飞奔。
这次战斗的步炮配合总体上讲无疑是默契的，炮兵急促射击刚刚结束，步兵兄弟便冲到了镇口，直待收割日军的小命。
这时，突然一个日军火力点复活了，“哒、哒、哒……”的声音透过硝烟传了出来。冲锋在最前面的士兵一个个犹如牵线木偶一般，颤抖着身体，栽倒在地上。
日军工事里扔出了数枚手雷，“轰、轰、轰……”，数声巨响，冲锋在最前面的士兵顿时被爆炸的冲击波掀翻，倒在了血泊里。
第六十六团在开进途中已经遭遇日军飞机轰炸，官兵们心里憋满了怒火，正准备将这满腔怒火倾泄在这侵占罗店的日军身上，这时却遇到了日军火力的阻击。
一声愤怒的吼声响起：“冲啊！”
接着，又一声吼声响起：“冲啊！”
“冲啊！”
“冲啊！”
……。
前面的士兵已经倒下，后面的士兵前仆后继。士兵们卧倒在地，向前跃进。
微风吹来，炮弹爆炸的硝烟慢慢升腾而起，镇口的景象越来越清晰。镇口日军工事里，已经有三个火力点复活，长长的火舌直指冲锋的国军士兵。
第2营的马克沁式水冷重机枪开火了，一个日军火力点哑火，又一个日军火力点哑火，……。
国军的炮火和进攻突然而至，打得立足未稳的日军一个措手不及。日军还未完成第一线工事构筑，更不用说配置第二线工事，便遭到国军炮火打击。
龟缩到镇里的日军突然发现镇口工事的重要性，组织兵力开始向镇口工事增援。一个分队的日军冒着国军勐烈的火力，从镇子里冲了出来，直奔镇口的工事。
国军火力向增援工作的日军开始拦阻射击，一个个日军栽倒在地上。日军悍不畏死，拼命一般向工事狂奔。镇口的火力点再次复活，国军尖刀连又被打了回来，掩蔽在农田里。
国军的迫击炮连开始了第二轮火力打击，炮弹犹如长了眼睛一般，落到工事里，日军火力点顷刻间再次哑火。
镇口的战斗异常激烈，持续了一二十分钟