他没有下火线，只是让卫生员简单包扎了一下，继续指挥战斗。
中午时分，他左臂又中了一弹，手臂的伤势加重，伤势严重到手臂已经抬不起来。他让副官帮他把受伤的手臂挂在胸前，依然站在地图前面指挥各部队的调动。
下午二时左右，第74师的防线被日军突破，部队被迫后撤。
骑9师的迂回行动也没有取得预期的效果，被日军堵在了半路上。
总部再次投入了最后的预备队，试图把防线重新连接起来，但兵力严重不足，只能守住几个关键的支撑点。
张自忠身边的官兵已经从四千人锐减到了数百人，弹药也所剩无几。
他让副官给总部发去了最后一份电令：“今已弹尽，援军不至，我决死战。若我牺牲，第三十三集团军由冯治安代行指挥。”
发完电令之后他下令总部二百多名非战斗人员向后撤退，自己则是带着最后的卫队官兵断后。
下午四时许，日军对张自忠的指挥所发动了最后一轮攻击。
张自忠身边的卫兵一个一个倒下，他本人又被子弹击中，身上多次受伤，身上的伤口已经多到数不清。
他靠在阵地的掩体边缘上，用还能动的右手握着手枪，枪里的子弹也快要打完了。
就在日军即将完全合拢包围圈、完成最后合围的瞬间，侧翼忽然传来了一阵密集的枪声。
冯治安派出的接应部队在潜伏了将近两天之后，终于在日军注意力全部集中在正面的时候，从侧翼对日军发动了猛烈的突袭。
接应部队的轻重机枪和迫击炮同时开火，子弹和炮弹从侧后方砸向日军的阵地，日军猝不及防，侧翼的部队被这突如其来的攻击打乱了阵脚，阵地上出现了短暂的混乱。
日军的指挥官判断国军主力这是从侧翼包抄过来了，不得不从包围张自忠的部队中抽调了一部分兵力去应对侧翼的威胁。
包围圈的合拢出现了短暂的松动，正面的火力也减弱了一些。
张自忠抓住了这个短暂的时机。
他与几名卫兵架着他从阵地的缺口处向外突围。他的身体已经多处负伤，左肩和左臂的伤势尤其严重，右腿也被弹片划开了一道口子，每走一步都十分痛苦。
但他咬着牙没有吭声，被两个卫兵架着，从阵地的缺口处撤了出去。
接应部队看到有人从包围圈里出来了，立刻加强了侧翼的火力压制，阻止日军追击。