除了把第一零一師團給派到了懷寧前線之外，海軍又組建了以川古志郎中將為司令官的長江艦隊，下轄大小艦艇120餘艘，準備再次透過長江向安慶、九江、武漢發起進攻。這近一個月的時間，日軍的艦艇不時的會來攻擊一下老山要塞陣地，尤其是有幾次海軍陸戰隊在老山附近的江邊上了岸，企圖用步兵偷襲老山要塞，這些攻擊無一不被守軍給擊退。連續的失利讓日本的海軍臉面大失，這才組建了第三艦隊，前來攻打老山要塞。

老山要塞憑藉的是二十門德制150重炮的強大火力，才能與日軍軍艦上的艦炮相抗衡，從而牢牢的守住了長江江面，讓日軍軍艦無法順利的從長江上透過。此外在這段時間裡，守在山下老山鎮的五七零團不斷的對工事進行改進和加固，此時整個老山鎮已被修成了一個軍事防禦保壘，按團長劉玉柱的話說，就是日軍來上一個師團，五七零團也有信心堅守半個月以上。

這一日日軍第三艦隊又派出了一支混合戰隊前往老山要塞，這一次在司令官川古志郎中將的凋派下，日軍採取的是海、陸、空立體式攻擊。江面上是以高雄號重巡洋艦為旗艦，以天龍號、龍田號輕巡洋艦為主力艦，以四艘白雪型驅逐艦：白雪號、初雪號、磯波號、浦波號為輔助艦還有八條內河炮艦組成的混合戰隊。

陸地上是四千名海軍陸戰隊計程車兵從離老山鎮十餘公里的江邊登陸，指揮官是大隊長竹下義雄大佐，這支海軍陸戰隊的實力遠超出了步兵的一個聯隊，不僅有眾多的輕重機槍，而且有二十四門一零五毫米口徑榴彈炮，有十二門三十七毫米口徑速射炮，有三十六門一五零口徑重迫擊炮，並且還有八輛輕型戰車。

空中則是從二艘航母上起飛的一個飛行團九十七架轟炸機，四十架戰鬥機。這次進攻的陣容可謂是豪華，目的就是一舉摧毀守軍的老山要塞。在前面的戰鬥中，老山要塞擊傷了多艘海軍軍艦，讓日軍的海軍第三艦隊司令官長古川清中將憤怒不己，這才下令長江艦隊不惜代價摧毀這個老山要塞。

在離老山老塞十五公里的江面上，日軍的混合戰隊再次遇到了老山炮臺的攔阻炮擊，日軍的三艘巡洋艦也不甘示弱的馬上反擊，而驅逐艦上的小口徑艦炮在這個距離上根本打不到老山炮臺，只能在江面上做“之”字型移動，力爭靠近老山炮臺。

那些河內炮艇的任務不是攻擊老山炮臺，而是協助海軍陸戰隊對老山鎮的守軍陣地發起炮擊，因此八艘河內炮艇都沿著長江邊向老山鎮方向移動。就在雙方展開炮戰不久，日軍的第一批次三十二架轟炸機，在二十架戰鬥機的護航下，飛臨了老山要塞上空。

韓勇當初在修建老山要塞炮臺時，就考慮到了日軍會出動大量的飛機前來轟炸，因此炮臺都是挖空山壁後修起來的，飛機的炸彈只能扔在山頭上，根本傷害不了在山洞中的重炮和炮兵。而日軍軍艦和炮臺的炮戰中也佔不了上風。

炮臺的洞口並不大，又隔了十幾公里，想要從軍艦上把炮彈準確的打進炮位，基本上是不可能的事，而炮臺上二十門重炮一次齊射，炮彈覆蓋的面積就可觀了，雖然也很少有直接命中的，但就是近失彈也會給軍艦帶來一些傷害，尤其是對軍艦上的水兵傷害就更大了。

飛機在老山要塞上空盤旋了一陣，找不到可以投彈的目標，一部分飛機就把炸彈投到了老山的山峰上，而另一部分飛機乾脆把炸彈投到了老山鎮的守軍陣地上。在雙方炮戰進行了大半個小時後，日軍的海軍陸戰隊也到了老山鎮的防禦陣地前。

日軍的海軍陸戰隊也同樣是沿習了日本陸軍的進攻習摜，先是集中起炮火對守軍陣地一通猛轟，然後則是步兵在重機槍、迫擊炮和三七速射炮的掩護下發起攻擊。老山鎮的守軍第一道陣地是老山鎮圍牆外的一排地堡，地堡的數量有十幾個，每個地堡中是一個班的戰士