11月中旬，蒋介石连续召开三次高级幕僚会议，商讨防守南京问题。会上多数高级将领认为，日军由京杭国道、京沪线和长江进逼南京，来势凶猛，而南京地处长江弯曲内侧，地形上背水，易攻难守。加以中国军队自上海撤退，战斗力受到削弱，短期内无法恢复，但南京作为国民政府首都不作任何抵抗就放弃当然不可，以过多的部队争一城一地的得失，亦非上策，因而只能作象征性防守。适当抵抗之后就主动撤退。训练总监唐生智则坚持死守。

他说，如果放弃南京何以对总理在天之灵！蒋介石在最后一次会议上表示南京必须防守。此时，唐生智自告奋勇，表示愿意防守南京，誓与南京共存亡。

蒋介石当即任命唐生智为南京卫戍司令长官。

唐生智到任后，于27日对记者发表谈话，表示本人与所属部队誓与南京共存亡，“不惜牺牲于南京保卫战中”，并预言“此种牺牲定将使敌付出莫大之代价。”他为表示破釜沉舟、拼死一战的决心，让交通部长俞飞鹏把下关到浦口之间的船只撤走。其后，又命驻浦口之第1军禁止任何部队及军人由南京北渡，“如有不听制止者，可开枪射击。”＇《文史资料选辑》。第12辑，第9页。＇

蒋介石把可以调得动的兵力即调来防守南京，计有：宋希濂第78军、王敬久第71军、孙元良第72军、叶肇第66军、俞济时第74军、邓龙光第83军、徐源泉第2军团、教导总队和宪兵团等部，共计10余万人。这些大多数是刚从淞沪战场撤退下来的部队，未经补充休整，尚未恢复战斗力。

11月20日，国民政府宣布迁都重庆。到11月底，政府各机关已大部分迁至重庆，一部分迁至武汉、长沙。

日军大本营于12月1日下达攻占南京的命令。

12月2日，免去松井石根上海派遣军司令官的兼职，任命朝香宫鸠彦王继任司令官，华中方面军即分路向南京逼进，决定夺取南京守军的既设阵地，准备攻城。12月5日，日军己到达南京外围阵地附近。当晚，日军第16师向第66军防守的句容阵地进攻，并从土桥镇、牧马场两翼迂回，另以一部由土桥镇转向新塘市断第66军后路。句容守军被围，与日军苦战，损失极大。

6日上午，日军侵入孟塘。午后，日军进至高家庄、大胡山附近，第66军后方联络被切断。中国军队第36、第41及第66军各一部对该敌进行反击。日军第9师与守军第51师在湖熟镇展开激战，守军被迫后撤。

12月7日拂晓，日军猛攻淳化镇，中国守军英勇抵抗。8日，日军分别向东樵村、西庄附近包抄，企图断守军后路。第51师奋力抵抗，伤亡沉重，其第5营官兵牺牲甚多。在8日午后，该镇失守，中国军队撤至板桥镇。至此，日军已进入城郊，南京被围。同日，日军攻陷镇江炮台，第3师一部在此渡江，进击南京。

12月8日晚，日军向南京发起进攻。9日拂晓突进至光华门外大校场、通光营房。守军第87师后续部队赶到，将大校场日军击退。

12月10日，日军逼近南京城下，第114师、第6师向雨花台、通济门、光华门、紫金山第3峰同时进攻。当夜守军第156师选敢死队坠下城墙，将潜伏在城门洞内的日军及盘踞在通光营房的日军消灭甚多。12月12日，日军猛攻雨花台，守军第88师顽强抗击，伤亡惨重，中午雨花台陷落。第88师退守中华门。同日，敌第18师攻占芜湖，向当除前进，中国军队后路被断。

当日，日军以重炮猛轰中华门，城墙数处被轰塌，日军乘机蜂涌而入，守军抵挡不住，遂撤离中华门，于是南京城防被打开了一个缺口。日军一部从中华门突人后，中日双方军队展开激战。接着光华门、中山门亦被突人。此时，日军国崎支队亦开向浦口，切断南京退向长江对岸的去路。

12月12日傍晚，唐生智接到蒋介石电令：“如情势不能久持时，可相机撤退。”随即召集各部队长官开会，下令一部渡江，大部实行突围。当时城内秩序混乱，军队难于掌握。唐生智率长官部少数人员在第36师掩护下由下关渡江而去。他所下达的突围向令，只有第66军、第83军两部当夜由紫金山北麓和栖霞山附近突围成功，退至宁国一带，其他各部涌向江边。是夜从挹江门到下关一带，秩序混乱，纷纷争船抢渡。

南京之战，中国军队以10余万之众抗击日本侵略军。中国军事当局在战役组织指挥上出现了不少错误。战前未作周密部署，守军分别扼守正面很宽纵深浅短的外围和复廓阵地，缺乏机动兵力。战斗中，消极防守，被动应付，致使本可作为首都屏障、钳制敌人前进的金坛、句容、溧水等地轻易陷入敌手。负责策应作战的部队轻失芜湖，使中国军队陆上退路断绝，最后决定突围时又未拟定周密的撤退计划，致使守军在突围中，损失严重。

12月13日，南京沦陷。日军人城，肆意烧杀淫掠，无恶不作。日军国崎支队占领浦口，日军第16师进入下关，切断中国军队退路，并乘舰艇向江面正在撤退的渡船、木排射击。中国军队被敌枪炮击毙及舰艇撞翻而淹死者多达3000余人。

日军人城以后大肆“扫荡”，开始了震惊世界的大屠杀。当时城内剩下的居民和外地逃来的难民大部分已避人“安全区”。这个“安全区”，是11月下旬由留在南京的少数外侨组成的“南京安全区国际委员会”划定的，该委员会向中日双方要求承认难民区的中立地位。中国方面对之完全承认，卫戍司令唐生智下令将区内军事机构全部迁出。日军当局也保证：“难民区内倘无中国军队或军事机关，则日军不致故意加以攻击。”＇田伯烈：《外人目睹之日军暴行》，中正书局，1938年版，第236页。＇

“安全区”内难民最多时达29万人。然而，“安全区”内并不安全。