日軍第二十一軍主力的艦船全部駛入大亞灣，進至計劃登陸的海域，既未遭到中國岸防部隊的炮擊，亦未發現屏障。天亮之前，日軍在三十餘架飛機掩護下開始強行登陸。

而守軍僅有的一個營一觸即潰，日軍在站穩腳跟並擊退淡水附近的守軍後，於當日夜佔領淡水及東西一帶。

日本首相兼外相近衛文麿於日軍登陸當天，照會各國駐日大使，宣佈日本在華南戰事正式開始，要求各國避免一切援華行動。

英法美等列強無可奈何只能採取預設的態度，蔣介石一廂情願認為日本人不願意得罪英法而不會在華南開闢新戰場的企圖再次破產。

其後，日軍從淡水繼續向北推進，於十四日晚進至惠陽附近。

第四戰區付司令長官兼第十二集團軍司令餘漢謀急令麾下第一五一師在平山一帶堅強抵抗，同時命令第六十三軍軍長張瑞貴指揮第一五三師主力及獨立第二十旅佔領橫崗、雙美髻一帶陣地，阻止日軍，掩護廣九鐵路，同時令第一五三師一個旅固守寶安至虎門的海岸。

十四日夜，日軍第十八師團二十三旅團冒雨攻擊惠陽城，守軍第一五一師依託城防工事頑強抵抗，激戰一夜，日軍依賴火力優勢，於次日佛曉時分突入城內，守軍撤至柏塘附近繼續抵抗。

日軍又於十五日七時，攻佔惠州，並隨之渡過東江。

得知惠陽、惠州失守後，餘漢謀決心以已集中的兵力，利用廣州、增城既設陣地於日軍展開決戰，但由於蔣介石抽調了兩個師馳援武漢，粵軍面對日軍第二十一軍三個師團和一個飛行團，兵力上並不佔優勢。

十月十六日傍晚，日軍第十八師團第二十三旅團攻佔博羅，並繼續前進，廣州形勢變得嚴峻起來。

軍事委員會得自廣州地區情況危急後，蔣介石如喪考妣，悔不聽從吳銘的的建議，只好抽調九江以南的第六十四軍和第六十六軍，從南潯路運回支援廣州。

十月十八日下午，日軍第十八師團的快速先遣隊進至增城東南的福田，十九日上午擊退守軍第一五六師一部，渡過增江佔領增城，餘漢謀調派部隊前往增援並實施反擊，但所調部隊均以各種理由推脫，未能及時到達。

隨後，第一五六師主陣地被日軍第十八師團主力突破。

十月二十日，第十八師團在增城以西擊退第一五四師後，沿著增廣公路兩側向廣州急近，第一〇四師團在第十八師團之後亦攻佔了廣九鐵路上的石龍。餘漢謀率其司令部於當夜後撤至清遠，僅留稅警團及少數憲兵、警察守備廣州，日軍第十八師團於二十一日下午不戰而佔領廣州。

日軍後續部隊第五師團主力在二十日到達大亞灣，因為第一階段作戰出人意料的順利，日軍原本定於二十七日在珠江口登陸的第五師團提前於二十二日登陸。

二十二日下午，日軍登上珠江口西岸大角島，大角島隨之失守。

當日下午，日軍又橫渡珠江，與日本海軍第二聯合特別陸戰隊協同，向東岸虎門炮臺進攻，守軍因連續兩天被日軍飛機、艦炮轟擊，於當晚撤走，虎門要塞遂完全為日軍佔領。

此時，日軍第九旅團及第一〇四師團已先後佔領平陵、從化等地。

至二十九日，第五師團又佔領廣州以南各地，日軍已完全控制廣州及附近地區，珠江三角洲全部淪陷。

達到作戰目的後，日軍轉為守勢，餘漢謀的第十二集團軍退至北江西岸與日軍對峙，而此時蔣介石派來增援的第六十四軍和第六十六軍尚未到達，廣東局勢迅速糜爛。

對第十二集團軍輕棄廣州，中外各界人士反應強烈，國民政府駐美大使胡適於二十三日致電蔣介石說：“廣州不戰而陷，國外感想甚惡。”

再看武漢戰場，沿江西進犯的日軍，於十月中旬進