12月10日，战斗又起，日军炮兵乱炮齐发，掩护步兵进攻。与此同时，第83军第156师、宪兵教导第2团的一个加强排也赶至光华门。战斗比前一天更为激烈。到中午时，日军的伤亡已经超过400人。这时候，在后方阵地的日军第9师团第36联队长胁坂次郎与炮兵第9联队长芹川秀大佐商议对策，改变样式，不再乱炮齐发，而是将所有的炮火集中一点进行轰击。这一招奏效了。南京城墙虽然坚固，但毕竟是相对于冷兵器时代而言的，面对集中在一起的优势炮火，很快就出现缺口；与次同时，用以堵塞城门洞的沙袋已经在轰击下泄漏，沙子流出，沙袋瘪了下来，堆砌的沙袋塌陷了，巨大的城门洞出现空挡。下午，胁坂联队的第二批敢死队员200多人在炮火的掩护下，越过护城河，一阵激战后，竟攻入光华门，并迅速占领了内城两侧的店铺。
教导总队战士在友军的支援下，战至黄昏，终于将日军敢死队的大部消灭，但还有少量日军藏在一家商店里负隅顽抗。此时，后方阵地的日军部队没了动静。薄暮时分，房子里的日军停止了射击。光华门外突然安静下来。正欲围歼这股敌人的教导总队战士互相看了看，不知道日军想干什么。过了一会儿，商店的门开了，残存的5名日本士兵，端着上了刺刀的步枪，“哇哇”地喊着听不明白的日语，冲了出来。
教导总队的战士明白，眼前的日军已经没子弹了。这时候，前面的士兵正要射击，被一名排长制止。后来我们知道，这名排长叫王长友，山东人，参加过淞沪战场上争夺张华浜的战斗，曾与日军拼过刺刀。他挥了挥手，5名上好刺刀的战士跟了过来。
5名日本士兵与6名中**人互相对视着。黄军装和灰军装在1937年冬天的惨淡的夕光下显得那么醒悟。
王排长看着眼前的日本士兵。由于暮色初降，他看不清日本人的表情。他们个子很矮，其中4个人端着上了刺刀的步枪；另一个人稍高，但也不过1.7米，他戴着圆框的近视镜，乍看上去显得很文静。王长友看到他的手里提着一把战刀。王排长参加过淞沪会战，知道在日军中到了伍长级别的才可以配战刀，因为他断定戴眼镜者，是这伙日军的首领，至少是个伍长。王排长带着5名战士逼了过去，后面又跟过来几个士兵。慢慢地，他看清了日本人的脸。那一张张脸上没有任何表情。光从那脸上看，他们确实与中国人无异。盯着盯着，王排长突然被那一张张脸激怒了。
这是南京城中的第一场白刃战。日军的那名提着战刀的伍长并没有马上加入战斗，而是指挥着他的士兵作战。对于日军来说，在平时的训练中，拼刺刀是非常重要的一项内容，每一个日本兵都有深厚的拼刺刀的功底。在清脆的金属碰击声中，4个日本兵面对5名中**人，虽然在人数上不占优势，但在拼刺中，却一时未处下风。一名中国士兵的肋部被刺中。王排长大吼一声，虚晃一枪，再一拨，随后猛地一刺，扎进了一名满脸胡子的日本兵的肚子。另外三个日本兵有点慌，中国士兵趁机进攻，没过多久即将其解决。这时候，那名看上去文质彬彬的戴着眼镜的日军伍长“哇哇”地大叫起来，王排长听懂了其中一句是“混蛋”的意思。王排长再也压抑不住怒火，还没等那名伍长举刀，便与身边的战友一起开枪，将其乱枪击毙。
但日军的进攻并未停止。入夜后，又有一批日军敢死队攻入光华门城门洞，在夜色的掩护，向中国士兵射击，而中国士兵的火力却够不着他们。在这种情况下，教导总队第2团团长谢承瑞上校与驰援而来的第156师第932团团副谭廷光少校商议，用火攻消灭这股顽敌。随后，运来数桶汽油，从城上扔下，汽油在城门洞处流淌，最后以火种诱燃，焚毙了一部分日军，但仍有残存者负隅顽抗。第156师第932团一队士兵腰挂手榴弹从城上顺着城墙结绳而下，以手榴弹攻击城门洞里的残余日军，将其全歼。据参加南京保卫战的老兵回忆，这队士兵在消灭完城门洞里的日军后，没有返回城上，而是抱着必死决心，直扑日军第9师团在大校场通光营房的阵地，决死报国。
光华门的险情让唐生智甚为震怒，他打电话给王敬久，名其迅速派第87师进入阵地，驰援光华门，王遂命所部第259旅易安华部和第261旅陈颐鼎部从两翼夹击日军。战斗中，第259旅旅长身上多处受伤，头缠绷带仍挥枪指挥不辍。易安华，江西宜春人，黄埔生。1937年8月以团长身份在上海抗击日军，以战功升旅长。南京保卫战打响后，易旅长身先士卒，与日军死战。南京陷落前，易旅长在莫愁湖附近殉国。在光华门之战中，第261旅参谋倪国鼎为国捐躯。
光华门的战斗仍在继续。胁坂联队的敢死队伤亡达到800人，但仍未能陷落光华门。日军的后援部队陆续赶来，伊佐一男的第7联队、富士井末吉的第35联队轮番参战，战斗空前激烈，第35联队第3大队长菅原梅吉中佐也在进攻光华门时被毙杀。
12月9日和10日，在南京，战斗最激烈的地方是光华门。
