蔣介石也清楚洛陽的重要性，在日軍的攻勢被拖住，湯恩伯的第31集團軍主力成功撤退到豫西山區後。
當即命令第5戰區曹福林的第55軍、第10戰區的豫南挺進軍發動反攻。
於5月19日連續收複確山、西平、遂平、漯河等縣城。
原本計劃北上圍攻洛陽的日軍第27師團被迫調去對付國軍的反攻。
同時中美聯合空軍一部分也在蔣介石和陳納德的強烈要求下，從緬甸和雲南調回來，展開了對洛陽的支援。
5月19日，中美聯合空軍出動多批次，攻擊洛陽附近的日軍地麵部隊。
其中第4大隊第21中隊7架40n戰鬥機，在高又新中隊長帶領下，對日軍第三戰車師團反複轟炸掃射，擊毀其中10多輛戰車，又摧毀30多輛汽車，沉重地打擊了日軍，更鼓舞了15軍的士氣。
讓15軍覺得很快，國軍的反攻就會來的。
現在要做的就是堅守到援兵的到來。
雖然蔣介石派兵支援了洛陽，給日軍造成不小的麻煩。
但是日軍對洛陽是誌在必得的。
岡村寧次大將對洛陽的進展情況十分不滿，遂令12軍司令官內山英太郎親自督戰。
5月20日淩晨5時，日軍第12軍司令官內山英太郎從鄭州趕到洛陽。接管第63師團，全麵負責攻打洛陽城的任務。
5月20日，日軍開始總攻擊，內山英太郎親自指揮攻城。
下午一時日軍炮兵向洛陽城區炮擊，
日軍首先集中炮兵和航空兵對北邙山進行轟炸，半日內發射炮彈八千餘發。
隨後，山路秀男的戰車第三師團和野副昌德的第63師團按照各自的作戰地段發起攻擊。
戰車第三師團決定以戰車群掩護步兵，開抵突破口的防坦克壕外停止，然後以戰車火炮和機槍摧毀敵軍陣地上的堡壘和火力點
在其掩護下抵達外壕的步兵，為戰車和步兵群突入陣地做準備。
沒有戰防炮，無法阻擋日軍戰車在陣地上橫衝直撞。
15軍軍長武廷麟下令能破壞敵戰車者賞大洋一萬。
64師士兵奮勇爭先，使用集束手榴彈塞入日軍戰車履帶內，或登上戰車將手榴彈拉火後塞入其了望孔內。
雙方激戰至午夜，日軍戰車被炸毀多輛，但攻勢不減。
當夜，戰車視野不好，日軍改以步兵為主，向守軍發動猛烈夜襲。
“弟兄們，跟我上！”
194團2連連長韓昆拿著槍朝著日軍鬼子衝了上去。
他看到有個手下子彈打光了來不及換彈夾，直接是和鬼子展開了白刃戰。
但是這鬼子拚刺刀的技術可是很強的。
鬼子大吼一聲，一個上前，猛然就將刺刀紮進了士兵的胸口。
韓昆看到後，憤怒地怒吼一聲，拿起槍就朝著鬼子猛衝。
鬼子這才躲過刺刀，就被韓昆肩膀撞翻。
還沒有爬起來，就被一刀刺中了腹部。
韓昆順手一攪，就將鬼子的腸子都攪亂。
鬼子在痛苦中死去。
乾掉一個鬼子，韓昆大聲呐喊著，招呼手下繼續往前殺。
“弟兄們。殺啊！”
“連長，鬼子數量太多了！”副連長賈樂民打死了一個朝自己揮著刀跑來的鬼子。
“咋的，你怕了？”韓昆換上了一個彈夾，看了看，又俯下身把地上死去的戰友身上掏出一個彈夾，放進彈藥袋上。
“怕他奶奶的，老子來一個殺一個，來兩個殺一雙！”副連長賈樂民說著抬起槍口朝著鬼子開槍。
“那就少廢話，多留點力氣殺鬼子！”
“好勒！”
日軍九次衝入64師陣地均被趕出。
至21日清晨，經64師浴血奮戰，衝擊陣地的日軍鬼子終被趕出去。
64師清點傷亡，張逸民命令各連長核算人員。
“韓昆！韓昆！”營長張逸群接連喊著2連連長韓昆的名字。
“報告營長，連長犧牲了！”副連長賈樂民眼帶淚花地回答說。
張逸群認出了這個人是2連的副連長，同時也注意到他的肩膀上也被鬼子的刺刀割傷，哪怕是布巾包裹著，還汩汩的流著血。
張逸群心痛了幾秒，對著賈樂民說“副連長，你現在是2連長連長，你繼續堅守！”
“是！”
15軍前身是鎮嵩軍，是土匪和地主武裝部隊。
北伐的時候，“鎮嵩軍”投靠了西北軍。
在中原大戰中，“鎮嵩軍”又叛離西北軍投靠蔣介石，後來改編為國民革命軍第15軍。
以前名聲不好，欺男霸女，強買強賣的事沒少乾。
但是麵對日軍入侵，15軍戰士展示了保家衛國的血性和決心。
連長死了，副官接任。營長死了，副營長接任。團長死了，副團長接任。
15軍用血肉之軀將日軍阻攔在落陽城外。
22日，新近調過來山野邊的第一大隊戰車抵達外壕外側並掩護步兵下外壕。
但是日軍步兵在外壕內遭到64師戰士投擲下來的密集手榴彈的轟擊，死傷慘重。
為了掩護步兵，戰車第三師團工兵隊緊急下壕爆破外壕，同時將戰車一輛駛進外壕，充做填充物，用以讓步兵快速穿越外壕。
該股日軍攻擊的位置恰好是守軍64師與65師的結合部，防守力量相對薄弱。
官兵們眼看著日軍步兵在戰車掩護下突進陣地，隻好按上刺刀與日軍進行肉搏。
一時間殺聲震天，雙方均傷亡慘重，戰鬥之殘酷，為洛陽守衛戰中最為血腥的一天。
64師指揮部。
王宇震怒視著師長劉獻捷。“老劉，你什麼意思，你想讓我們當逃兵啊？”