12月11日，日軍第16師團(tuán)猛攻紫金山南北的中國(guó)軍隊(duì)陣地。紫金山及其以南地區(qū)，教導(dǎo)總隊(duì)堅(jiān)決抗擊。激戰(zhàn)終日，日軍毫無(wú)進(jìn)展，惟其右翼部隊(duì)攻占了第2軍團(tuán)防守的楊坊山、銀孔山陣地，進(jìn)至堯化門附近。日“上海派遣軍”為使其第16師團(tuán)進(jìn)攻容易及適時(shí)切斷守軍的東退道路，又從正在鎮(zhèn)江等船渡江的第13師團(tuán)中調(diào)山田支隊(duì) ，從第16師團(tuán)右翼加入戰(zhàn)斗，向?yàn)觚埳健⒛桓脚谂_(tái)進(jìn)攻。日軍第10軍的第114師團(tuán)及第6師團(tuán)主力繼續(xù)攻擊雨花臺(tái)。第88師的第二線陣地又被摧毀，守軍被迫據(jù)守核心陣地。日軍第114師團(tuán)右翼部隊(duì)開始攻擊中華門，城門被炮火擊毀。少數(shù)日軍一度突入城內(nèi)，但被第88師據(jù)守城垣的部隊(duì)殲滅。日軍第6師團(tuán)左翼部隊(duì)之一部沿長(zhǎng)江東岸北進(jìn)，在上新河擊退憲兵教導(dǎo)2團(tuán)的1個(gè)營(yíng)，占領(lǐng)了水西門外的棉花堤陣地。日軍國(guó)崎支隊(duì)在當(dāng)涂北慈湖附近渡過長(zhǎng)江，沿西岸北進(jìn)，向浦口運(yùn)動(dòng)。占領(lǐng)蕪湖的日軍第18師團(tuán)因轉(zhuǎn)用于杭州方面，不再參加進(jìn)攻南京的作戰(zhàn)。
武漢大本營(yíng)對(duì)南京的戰(zhàn)況極為關(guān)注，每日均有詢問及指示的電報(bào)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)撤至南京部隊(duì)的戰(zhàn)斗力及士氣已遠(yuǎn)不如淞滬作戰(zhàn)，南京外圍主陣地帶僅防守兩三天即告失守，而復(fù)廓陣地立足未穩(wěn)即在主要方向上又被敵突破、迫逼城垣時(shí)深感形勢(shì)嚴(yán)峻；當(dāng)?shù)弥?dāng)涂附近已有日軍渡江時(shí)，更感局勢(shì)危急。為避免南京守軍被敵圍殲，蔣介石于11日中午考慮令南京守軍撤退，遂令時(shí)在江北的顧祝同以電話轉(zhuǎn)告唐生智。顧要唐當(dāng)晚渡江北上，令守軍相機(jī)突圍。唐生智由于自己曾力主固守，若突然先行撤走，怕今后責(zé)任難負(fù)，因而要求必須先向守軍將領(lǐng)傳達(dá)清楚最高統(tǒng)帥的意圖后方能撤離。當(dāng)晚，蔣介石致電唐生智：“如情勢(shì)不能久持時(shí)，可相機(jī)撤退，以圖整理而期反攻。 ” 唐生智于當(dāng)夜與羅卓英、劉興兩副司令長(zhǎng)官及周參謀長(zhǎng)研究后，決定于14日夜開始撤退。遂于12日凌晨2時(shí)許召集參謀人員制訂撤退計(jì)劃及命令。
城垣戰(zhàn)斗
12月12日自拂曉起，日軍即集中炮兵及航空兵火力對(duì)復(fù)廓陣地及城垣發(fā)動(dòng)猛攻。城南方面，戰(zhàn)斗至10時(shí)前后，雨花臺(tái)陣地被日軍攻占。防守該地的第88師第264旅殘部因中華門城門已經(jīng)堵死，無(wú)法退入城中，遂在敵火力下作橫向移動(dòng)，沿護(hù)城河繞城北進(jìn)，傷亡甚大。日軍占領(lǐng)雨花臺(tái)后，居高臨下，加強(qiáng)了對(duì)中華門的火力襲擊。第88師第262旅部分官兵堅(jiān)守城垣陣地，奮力阻擊；第88師師長(zhǎng)孫元良率師直屬隊(duì)及第262旅一部兵力擅自向下關(guān)退卻，企圖渡江北撤，在挹江門內(nèi)被第36師師長(zhǎng)宋希濂勸阻，仍返回中華門作戰(zhàn)。城東方面，日軍第16師團(tuán)仍在孝陵衛(wèi)西山及紫金山一帶激戰(zhàn)。“上海派遣軍”因第9師團(tuán)在光華門一帶遭守軍反擊后頓兵城外，毫無(wú)進(jìn)展，于11日命控制于蘇州附近的機(jī)動(dòng)部隊(duì)第3師團(tuán)迅速前進(jìn)；于12日晨令第9師團(tuán)停止進(jìn)攻，進(jìn)行整頓，令第3師團(tuán)由第9師團(tuán)左翼加入戰(zhàn)斗，向城垣進(jìn)攻。
中午前后，在日軍猛烈炮火轟擊下，中華門及其以西城垣數(shù)處倒塌，一部日軍在炮火掩護(hù)下由缺口突入城內(nèi)。第88師遂即撤走。當(dāng)時(shí)中華門內(nèi)大批居民為逃避炮擊和日軍，紛紛向城北部難民區(qū)逃跑，與潰退的散兵擁擠在街道上，城中秩序開始陷于混亂。
衛(wèi)戍司令部為了有計(jì)劃、有組織地實(shí)施撤退，于14時(shí)指示第36師負(fù)責(zé)維持城中及下關(guān)的秩序 。但此時(shí)日軍第6師團(tuán)一部已突入至中華門內(nèi)，第16師團(tuán)及第3師團(tuán)已逼近中山門及光華門，第6師團(tuán)左翼旅已逼近水西門。守軍第2軍團(tuán)退至烏龍山，教導(dǎo)總隊(duì)退至紫金山，第74軍派人去三汊河架設(shè)浮橋，企圖渡江撤退至浦口，被第36師制止，南京守軍已開始呈動(dòng)搖態(tài)勢(shì)。唐生智等決定改在當(dāng)夜撤退。蔣介石雖然致電唐生智，令其在不能持久時(shí)相機(jī)撤退，但總從政治方面考慮較多，希望能多守一段時(shí)間，因而在12日又以致函形式致電唐生智、羅卓英及劉興，提出他自己的企望 。
撤離南京
12月12日17時(shí)，衛(wèi)戍司令部召集師以上將領(lǐng)開會(huì)，布置撤退行動(dòng)。唐生智首先簡(jiǎn)要地說明當(dāng)前戰(zhàn)況，詢問大家是否還能繼續(xù)堅(jiān)守。與會(huì)將領(lǐng)無(wú)一人發(fā)言。唐生智遂出示蔣介石命守軍相機(jī)撤退的電令，即由參謀長(zhǎng)周斕分發(fā)了參謀處已油印好的撤退命令及突圍計(jì)劃 。
衛(wèi)戍司令部突圍計(jì)劃的基本精神是大部由正面突圍，一部隨司令部由下關(guān)渡江。但在書面命令分發(fā)后，唐生智又下達(dá)了口頭指示，規(guī)定第87師、第88師、第74軍及教導(dǎo)總隊(duì)“如不能全部突圍，有輪渡時(shí)可過江，向滁州集結(jié) ”。這就大大降低了命令的嚴(yán)肅性，也為不執(zhí)行命令制造了借口，以致計(jì)劃中規(guī)定的由正面突圍的部隊(duì)，除廣東部隊(duì)第66軍及第83軍之大部按命令實(shí)施突圍外，其余各軍、師均未按命令執(zhí)行。有口頭指示為依據(jù)的部隊(duì)，必然一起擁向敵人尚未到達(dá)的下關(guān)，以便迅速、安全地渡江北撤；許多未接到撤退命令的部隊(duì)因發(fā)現(xiàn)友軍撤退而撤退。雖接到命令而并不知道撤退計(jì)劃詳情的旅、團(tuán)長(zhǎng)們也都認(rèn)為上級(jí)既然要軍隊(duì)撤退，在下關(guān)必然已準(zhǔn)備好大量渡江工具，因而亦皆擁向下關(guān)。
自行決定由下關(guān)渡江的軍、師長(zhǎng)大多未按命令規(guī)定的時(shí)間開始撤退，而是在散會(huì)后立即部署部隊(duì)撤退。有的單位在接到命令前即已撤走。如衛(wèi)戍司令部第2軍團(tuán)負(fù)責(zé)固守烏龍
山要塞以掩護(hù)其他部隊(duì)撤退和突圍，應(yīng)最后撤退，但徐源泉于12日下午即率其第41師和第48師從周家沙和黃泥蕩碼頭乘坐其預(yù)先控制于該處的民船最早渡至江北，經(jīng)安徽去江西整頓。烏龍山要塞部隊(duì)在徐源泉部撤走后，也于當(dāng)晚毀炮撤去江北。有的將領(lǐng)只向所屬部隊(duì)打撤退電話，或回去安排一下撤退事宜就脫離部隊(duì)，先行到達(dá)下關(guān)，隨同衛(wèi)戍司令部及第36師乘渡船先到江北。如第71軍軍長(zhǎng)王敬久、該軍第87師師長(zhǎng)沈發(fā)藻等根本未回指揮所；教導(dǎo)總隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)桂永清回到富貴山地下室指揮所后告知幕僚撤退任務(wù)，即留參謀長(zhǎng)邱清泉處理文件等，自己?jiǎn)为?dú)先去下關(guān)；其第2旅旅長(zhǎng)胡啟儒得知撤退消息較早，不等會(huì)議結(jié)束，即以奉命去下關(guān)與第36師聯(lián)系為由，電話通知其第3團(tuán)團(tuán)長(zhǎng)代行旅長(zhǎng)職責(zé)，獨(dú)自先去下關(guān)。
由于城中各部隊(duì)多沿中山路向下關(guān)撤退，而挹江門左右兩門洞已
經(jīng)堵塞，僅中間一門可以通行，各部爭(zhēng)先掄過，互不相讓，不少人因擠倒而被踩死。如教導(dǎo)總隊(duì)第1旅第2團(tuán)團(tuán)長(zhǎng)謝承瑞，在光華門陣地上曾英勇地抗擊日軍多次沖擊，卻在挹江門門洞內(nèi)被擁擠的人群踩死。有的將領(lǐng)，如第83軍第156師師長(zhǎng)李江見城門無(wú)法擠過，就從門東側(cè)用綁腿布懸吊下城出走。
下關(guān)情況更為混亂，各部隊(duì)均已失去掌握，各自爭(zhēng)先搶渡。由于船少人多，有的船因超載而沉沒。大部官兵無(wú)船可乘，紛紛拆取門板等物制造木筏渡江，其中有些人因水勢(shì)洶涌、不善駕馭而喪生。
因?yàn)觚埳揭剀姵纷撸２从诓菪瑣{、三臺(tái)洞（燕子磯南）的“文天祥”**快艇中隊(duì)也于12日夜馳去大通，12月13日拂曉，日軍山田支隊(duì)未經(jīng)戰(zhàn)斗即占領(lǐng)了烏龍山；日海軍艦艇通過封鎖線到達(dá)下關(guān)江面，日軍第16師團(tuán)一部亦乘舟艇進(jìn)至八卦洲附近江面。大量正在渡江的中國(guó)軍隊(duì)官兵被日海軍及第16師團(tuán)的火力和艦艇的沖撞所殺傷。憲兵副司令蕭山令即死于半渡之中。與此同時(shí)，日軍各師已分由中山門、光華門、中華門、水西門等處進(jìn)入南京城內(nèi)；原在鎮(zhèn)江的天谷支隊(duì)已渡過長(zhǎng)江，正向揚(yáng)州前進(jìn)中；國(guó)崎支隊(duì)已至江浦，正向浦口前進(jìn)中。已渡至江北的中國(guó)軍隊(duì)沿津浦路向徐州方向撤退。
12月14日，根據(jù)中國(guó)大本營(yíng)的指示，唐生智在臨淮關(guān)宣布南京衛(wèi)戍司令長(zhǎng)官部撤銷，撤至江北的衛(wèi)戍軍部隊(duì)改隸第三戰(zhàn)區(qū)。南京保衛(wèi)戰(zhàn)基本結(jié)束。
從12月12日下午開始，南京衛(wèi)戍軍各部隊(duì)撤退及突圍的情況大致如下（南京大屠殺60年祭專輯給出的國(guó)軍突圍撤退的數(shù)字是32144人）：
衛(wèi)戍司令長(zhǎng)官唐生智、副司令長(zhǎng)官羅卓英、劉興及長(zhǎng)官部官兵，12日晚從下關(guān)煤炭港乘預(yù)備的小火輪渡江至浦口，得到日軍已至江浦附近、正向浦口包圍的情報(bào)，遂徒步向揚(yáng)州顧祝同第三戰(zhàn)區(qū)司令長(zhǎng)官部靠攏；13日7時(shí)到達(dá)揚(yáng)州時(shí)，顧祝同及第三戰(zhàn)區(qū)司令長(zhǎng)官部已移駐臨淮關(guān)，臨行時(shí)留下6輛卡車。唐生智等主要官員及衛(wèi)隊(duì)乘汽車至滁州轉(zhuǎn)火車，于當(dāng)晚到達(dá)臨淮關(guān)。
在司令部渡江后，第78軍、第36師亦于煤炭港分批乘船渡江，至烏衣集結(jié)，爾后乘車去蚌埠，又轉(zhuǎn)信陽(yáng)去江西萍鄉(xiāng)整頓。在葉肇及鄧龍光兩軍長(zhǎng)參加會(huì)議后，第66軍及第83軍（均為廣東部隊(duì)）共同研究決定：不遵守唐生智令第83軍掩護(hù)其他部隊(duì)突圍后再于次日晨6時(shí)突圍的命令，兩軍由葉肇統(tǒng)一指揮，按計(jì)劃由正面突圍，向指定地點(diǎn)轉(zhuǎn)進(jìn) ，當(dāng)即下令各師“按160、159、156、154師之順序，由太平門突圍，經(jīng)湯山、句容向安徽寧國(guó)集中 ”。12日20時(shí)前后，除156師因未接到命令外，其他3個(gè)師先后通過太平門。途經(jīng)岔路口、仙鶴門、東流等地時(shí)，均遭日軍阻擊，第159師代師長(zhǎng)羅策群率隊(duì)沖擊時(shí)陣亡。拂曉前到達(dá)湯山附近時(shí)，又遭日軍第16師團(tuán)主力的猛烈攻擊。部隊(duì)逐漸失去掌握，各自為戰(zhàn)，數(shù)百人或數(shù)十人一隊(duì)，分頭向指定地點(diǎn)轉(zhuǎn)進(jìn)。葉肇、鄧龍光與各自的部隊(duì)失散，均換著便衣突過日軍包圍圈。20日前后，各師大部分別到達(dá)南陵、歙縣。第66軍參謀處處長(zhǎng)郭永鑣在九華山一帶收容失散的官兵約1300余人，臨時(shí)編為3個(gè)營(yíng)。1938年1月上旬，他們到達(dá)寧國(guó)附近歸隊(duì)。未接到命令的第156師師長(zhǎng)李江率隊(duì)與教導(dǎo)總隊(duì)等一同撤至下關(guān)，部分官兵渡過長(zhǎng)江，輾轉(zhuǎn)歸隊(duì)。
南京衛(wèi)戍軍的其他各部均于12日下午和夜間擁至下關(guān)。第74軍組織較好，又掌握有一艘小火輪，約有5000人渡過江北。其余部隊(duì)僅有一部得以渡江，大多留在江南，遭日軍殺害。