民国27年10月上旬，日军第二十一军司令官古庄干郎指挥第五、十八、一○四师团及第四飞行团、第五舰队，共4万余人，从台湾海峡澎湖岛马公启航，计划在广东惠阳大亚湾登陆后，以第五师团及川支队由盐灶经杨村、龙华、从化，迂回至广州以北；第十八师团由淡水、惠阳，沿广(州)惠(阳)公路，直趋广州；第一○四师团经稔山、平山、惠阳、博罗，直逼广州。中国第四战区副司令兼第十二集团军总司令余汉谋指挥第六十二、六十三、六十五、八十三军和独立第九、二十旅及税警总团，约6万人，以第八十三军第一五一师守备惠阳、淡水，第八十三军第一八六师防守增城，第六十三军第一五三师驻守虎门、宝安，第一五四师守备从化，第六十五军第一五七师防守汕头、海丰、陆丰，第一五八师进驻新塘、石龙，独立第二十旅守备三水、佛山，独立第九旅防守中山、顺德，税警总团驻守广州市郊，第六十二军第一五二师守备海南岛，企图利用既设工事，阻击入侵日军。

　12日起，日军第十八师团在惠阳大亚湾下涌、盐灶等处强行登陆。守军第一五一师仅有一个营在澳头、下涌附近布防，遭日军飞机轰炸，大部牺牲。其他部队或一触即溃，或闻风而逃。淡水地区的民众自卫队虽英勇抗击，但力量太弱，又得不到正规军的支持，无法抵御。日军分三路西进：第十八师团由下涌，沿惠(阳)淡(水)公路，直逼惠阳；第一O四师团由玻璃厂，经稔山，沿广(州)汕(头)公路，向惠阳推进；及川支队由盐灶，经平潭、杨村、平陵向龙华推进。15日，日军侵占惠阳，16日陷博罗。

　余汉谋根据日军继续西犯的情况，决定利用广州、增城地区的既设工事，重新调整部队：以第一八六师主力守备增城、坑口和罗浮山地区；第一五八师除一旅守备龙眼洞、罗岗以外，其余均集结增城以西的联和圩，第一五四师进至增城以东的朱村、中新，独立第二十旅和独立第二团进至增城以北的正果，第一五七师主力集结河源杨村，第一五三师开赴九潭、铁场，协同第一八六师作战；独立第九旅、第一五二师第四五六旅进驻广州，税警总团固守广州珠江南岸阵地。17日13时，日军第十八师团先遣队从博罗出发，沿增(城)博(罗)公路西犯，18时进入湖镇，遭守军阻击，入夜，与显岗的第一五三师一部对峙。18日拂晓，第十八师团先遣队包围攻击显岗、石坳，守军第一五三师第四五九旅旅长钟芳峻殉国，官兵伤亡较重。日军突破守军阵地后，继续向长宁推进，遭第一八六师一部阻击。14时，日军以坦克掩护步兵冲击，第一八六师稍加抵抗后，向增城撤退。16时，日军占领福田，另一股日军及川支队3000余人由龙华经正果，迂回增城西北，被独立第二十旅阻截于正果地区。
　古庄干郎根据中国军队在增城地区设防情况，令第十八师团集中1.5万余人，分两路向增城进击：一路由博罗，经湖镇、长宁，直趋增城；一路从博罗，经义和、龙溪，攻取增城。19日4时30分，第十八师团先遣队从福田出发，9时进至增江东岸的蕉石岭。9时30分，日军航空兵轰炸增城，地面部队随即由增江东岸的NB553头、水东，强行渡江，猛攻增城。战至14时，第一八六师将日军击退。16时，日军增援，在航空兵支援下，再次猛攻。战至23时，日军便衣队及正规军一部突入增城以北一角。

　20日1时，余汉谋判断：当日拂晓，日军必将集中兵力全面攻击。于是，令第十二集团军所有装甲战车、第一五七师和第一五四师第九二二团开赴增城增援，第一五三师、独立第二十旅分别向敌侧背出击，协同第一八六师作战。8时，第十八师团第五十五联队在航空兵掩护下，强渡增江，突破增城第一八六师防线，9时30分占领黄紫峰。10时，第五十五联队第一中队在航空兵支援下，占领增城以西的钟岗，切断守军退路。而杨村的第一五七师车辆不足，独立第二十旅和第一五三师受敌牵制，均未能按计划行动。第一八六师孤立无援，退向钟落潭，增城失守。14时，日军步兵在航空兵、炮兵协同下，扩张战果，进至石桥圩，围攻第一五四师第九二二团。余汉谋见势不妙，令第十二集团军主力逐次向横石、佛冈、从化、新丰转移，留独立第九旅防守龙眼洞、萝岗，税警总团和宪警部队守备广州市区，余本人于当晚乘车至清远。

　20日5时，第十八师团第一二四联队强攻正果东南的白面石阵地。独立第二十旅第三团第二营营长黄植虞带领全营官兵，利用有利地形，奋勇抵抗，日军攻击受挫。7时，日军航空兵轰炸白面石阵地，步兵利用轰炸的效果发起猛攻。该营第四、五连连长劳中逸、张任君负伤不下火线，组织士兵坚守阵地，以轻重机枪向敌猛烈射击，击退敌人一次又一次的冲击。战至9时，日军增援，继续轮番冲击，曾突破黄沙□坳第五连阵地。预备队第六连及时反击，夺回黄沙□坳阵地。11时，日军的炮火更加猛烈，电话线被炸断，上下联络和弹药补给极为困难。在此情况下，营长黄植虞收集手榴弹500余枚，准备集中投掷，以遏制敌人的进攻。12时，日军分五路强攻白面石，传达兵黄标、张得胜毫不畏惧地冲到前沿阵地，连续投掷集束手榴弹。在手榴弹爆炸的滚滚硝烟中，中国士兵与日军展开肉搏，激战1小时，终于击退日军。接着，日军以燃烧弹焚毁守军阵地上的林木，趁着熊熊烈火，又向白面石阵地冲击。守军以轻重机枪的火力，再使日军遭受重大伤亡。16时前，守军仍固守白面石阵地，掩护该旅主力安全转移。此后，第二营以一部佯攻，迷惑日军，营主力则向从化方向撤退。此次阻击战，共毙伤日军164人，日军于阵地前遗尸40具；守军二营伤亡200余名。当地群众为纪念阵亡烈士，在白面石村前的老虎石顶建立了抗日阵亡烈士墓，在黄沙□坳建立了抗日阵亡烈士纪念亭。

　21日6时，增城的日军分两路进击：一路向从化进击；一路沿广(州)增(城)公路，直逼广州。8时，第十八师团第五十五联队在萝岗地区与独立第九旅接触，战至11时，独立第九旅不支，退至太和。15时30分，第十八师团独立轻装甲车第十一、五十一中队冲进广州市。17时30分，第五十五联队于龙眼洞地区击溃中国守军，23时进入沙河，广州遂告失陷。日军逼近广州时，市民纷纷扶老携幼向四乡避难，秩序大乱，造成生命财产的严重损失。群众忿而讥讽广州军政当局说：“余汉无谋，吴铁失城，曾养无谱。”日军于22日陷派潭，23日占虎门、从化，26日陷佛山。

　此役，日本防卫厅《中国事变陆军作战史》记载，日军伤亡1923名。中国第十二集团军记载，中国军队亡2954名，伤5645名，失踪2643名。11月15日，蒋介石以余汉谋作战指挥失当，予以革职留任处分；将第一五一师师长莫希德革职查办；对第一八六师师长李振、第一五四师师长梁世骥各记过一次。