攻城和野战的打法不一样，独立三师和二一八师必须重新进行部署，并且还要等待空军用重磅炸弹炸开城墙。
沈阳的日军根本没料到两万多的兵力还顶不住中国军队半天的进攻，此时已经乱了阵脚。城防指挥官、日本关东军第四十四集团军司令官本乡义夫急忙把城内最后的两万多预备队和十几门战防炮调往了东北面，以将强城墙工事的防御。
可这个命令刚刚下达，就闻报东面的中国军队已经距城区只有六公里了。本乡义夫只好改变了命令，将一半的预备兵力分配到了城东。
下午十三点三十分，几十架载着重型炸弹的轰炸机对沈阳东面和东北面的城墙开始了轰炸。
由于沈阳市区内日军的地面防空火力较强，四航司的俯冲轰战机为了能够精确命中目标非得又比较低、航速也控制较慢，因此有四架轰炸机在投弹过程中先后被日军防空火力所击中要害，其中一架轰炸机的两名飞行员还没来得及跳伞，飞机就坠毁在了市区，另外两架轰炸机的飞行员勉强将飞机拉高后弃机跳伞，幸好是落在了城外自己的阵地上，还有一架轰炸机摇摇晃晃最终飞回了机场。
见轰炸机受到袭击，担任掩护的战斗机马上对暴露的日军防空火力阵地展开了攻击，将不及