國軍三十六師，師長陳端河，下轄二旅四團，共一萬餘官兵。七十一軍是老蔣手上的五大王牌軍之一，而三十六師又是七十一軍中的絕對主力，可想而知他們的戰鬥力如何了。再加上當時和九十一師交接陣地時，九十一師把繳獲日軍的大量重武器轉交給了七十一軍。
這些重武器裡，日式的輕重機槍也就罷了，關鍵是那幾十門七五山炮，宋希濂把這些山炮編組了一個山炮團，放在了富金山主峰陣地上。這裡放上一個炮團，既可以封鎖山下的葉商公路，又可以支援山腰的防禦陣地，并且在樹木茂密的山頂上，炮團陣地不易被日軍發現，日軍從山下很難對炮團陣地發起反擊。
從六安到金寨，這一路上于學忠的五十一師沿途利用山丘，河流不斷的阻擊着日軍的二個師團。其實也不是真正的阻擊，每一處可利用的地型都設下了阻擊陣地，但并不和日軍硬頂，總要日軍打上一陣炮，然後發起一、二次沖鋒後，再向後撤。
這一路上日軍的傷亡并不大，每個陣地前也就是倒下十幾、二十名士兵，但速度卻是龜速，從六安到金寨，幾十公裡，日軍整整走了三天。快到金寨縣時，開始兵分二路。筱冢義男的第十師團向葉集方向前進，他們的目标是，攻占葉集後，沿信合公路，向固始縣前進。
而藤田進的第三師團則是沿着大别山的山腳，攻擊富金山陣地，在占領了富金山後，順葉商公路進占商城。葉集鎮上三十六師隻放了一個營，在稍做抵抗後，就放棄了葉集，轉回了富金山陣地。日軍的第三師團在到達富金山腳下後，擺開了陣式，準備強攻富金山。
守在富金山上的三十六師，沿用了九十一師的三道防線，第一道防線仍然是在山腰上，是環型的用石塊壘起來的一米多高石牆，牆上有射擊孔，牆後的山壁上有防炮洞。在這道陣地上有一個主力團二千多人在防守。三十六師的整體實力是和九十一師不相上下的，現在三十六師一個整師一萬餘人都在富金山上，山頂還有一個炮團做火力支援。防守起來，自然比九十一師的一個旅要輕松。
日軍的第三師團也是老牌甲種常備師團，攻擊力自然不會差，師團才經過整補，不僅全師團重新恢複到了二萬八千餘人，又剛補充了一批新型火炮，此時也是信心十足。面對着富金山陣地，藤田進派上了步兵第二十九旅團，并且師團的炮兵聯隊也進入了陣地。
進攻的過程已經是千篇一律，就算第三師團是日軍的排名靠前的勁旅，其進攻方式也完全相同，唯一不同的是第三師團的士兵不會一遇到阻擊就向後撤，而是頂着守軍陣地上的槍林彈雨，硬往上沖，并且用于掩護的炮火，直到目軍士兵沖到離守軍陣地隻有五十米處時，才會向後延伸。
這樣的進攻造成的後果就是雙方都死傷慘重。日軍是一個大隊攻上去，然後千餘人的一個大隊剩不了幾個人退回來。守軍一個營守在防線上，日軍的二次進攻，這個營也就損失的差不多了。之所以三十六師傷亡遠大于王海濤手下的幾個師，這也是有幾個原因在内的。
一是三十六師對自己的保護做的不到位，雖然也同樣是有防炮洞，三十六師的官兵進入陣地的時間太早，往往日軍剛一進攻，守軍就已經進入陣地了。而日軍撤下去後，他們忙着救治傷員，清理陣地，沒有及時的撤回防炮洞，讓官兵們暴露在日軍炮火下的時間過長了,此外在阻擊日軍時,戰士們自身的隐蔽也做的不好,身體露出掩體太多,在日軍精準的槍法下,傷亡自然會很大。
二是火力分布不如九十軍的幾個師，三十六師雖然也是德械師，但步槍隻是毛瑟單發步槍，機槍也沒有集中使用，這樣對日軍的火力壓制做的不到位，在和日軍槍戰時不懂用神槍手先打擊日軍中威脅最大的擲彈筒手、輕重機槍手這些兵種。
三是火炮支援的力度不夠，三十六師能用來進行炮火支援的隻有山頂的炮團，還因為炮彈有限，不敢放開始用，而九十軍的幾個師裡，九十師就不說了，就是九十一師、九十二師，迫擊炮也大量的裝備到了連、排一級部隊。有了連、排級的迫擊炮支援，日軍的迫擊炮和九二步兵炮就不敢太過猖狂。
就算這樣，三十六師在一連三天的戰鬥中，牢牢的守住了第一道防線，并且打出了1:2的傷亡比例，這在國軍部隊中也是除了王海濤手下部隊之外，難得的好成績了。三天時間，三十六師一個團加在一起就剩下二百餘人了。而月軍主攻的步兵第二十九旅團，第十八聯隊基本拼光，整個聯隊不過還剩下不足五百人！
這個戰績，三十六師師長陳端河自然是滿意的，可對于藤田進來說就無法滿意了。而第十師團則在固始縣前面不遠向石佛店強渡淮河支流史河。防守固始縣的國軍六十一師抵擋不住第十師團的攻擊，也沒有和第十師團硬拚，憑着小山丘陵邊打邊退，在固始縣城打了二天的阻擊後，向富金山方向靠攏了過來。
第十師團算是順風順水的攻占了固始縣城，但回頭一看，第三師團陷入了苦戰，三天過去了，不但在富金山陣地上毫無寸進，還損兵折将。做為友軍，怎麼的也要幫兄弟部隊一把，于是筱冢義男馬上派出了一個聯隊，想要從富金山陣地的西北方武集廟進行一次偷襲，然後包抄富金山陣地的側後方。
這個聯隊是第三十三步兵旅團的第十聯隊，由旅團光濑谷啟少将親自帶隊。第十師團自台兒莊之敗後，師團長由矶谷廉介換成了筱冢義男，但濑谷啟這位旅團長還在原位。這個聯隊的前鋒第一大隊剛剛走到大别山北面的丘陵地帶，一處名叫坳口塘的地方時，被八十八師的五二三團打了個伏擊，一下丢掉了一半日軍的性命。
五百餘名日軍的陣亡對于一個滿員的聯隊來說，損失并不大，可是台兒莊之戰的陰影總在濑谷啟少将的心中存在。雖然聯隊主力仍在，但己成驚弓之鳥的濑谷啟旅團長卻說什麼也不肯繼續向富金山陣地前進，第二天就轉頭退回了固始縣城。
藤田進一連攻擊了三天，不但未得寸進，還損失了一個聯隊。為了減少傷亡，藤田進不顧派遣軍司令部，不得大規模使用毒氣彈的命令，把秘密攜帶的毒氣彈拿了出來。中國軍隊自從武漢市上次揭露了日軍公然冒天下之大不韪，亳無顧忌的大規模使用毒氣彈之後，對日軍使用毒氣彈都有了一定的防範。
雖然國軍部隊無法配備防毒面具，但土辦法還是有的，用濕毛巾對付毒氣就是最簡單最實用的一種。當藤田進又一次對富金山陣地施放毒氣之後，大隊人馬摸了上來，準備大肆殺戮昏迷的守軍，想不到陣地上原本昏迷的國軍忽然躍起，被殺戮的對家成了毫無防備的日軍。戰鬥隻進行了十來分鐘，日軍就丢下了上百具屍體，倉皇的向山下逃竄。
這次戰鬥讓藤田進認識到，毒氣彈也并非萬能，也不一定那麼好用，因此也收回了使用毒氣彈來大量殺傷守軍的心思。沒了毒氣彈這一法寶，藤田進隻有繼續讓日軍的步兵進行強攻，日軍的第二十九步兵旅團，換上了一個聯隊，重新和守軍殺在了一起。
接下來的幾天，日軍飛機也來助戰，一時間，富金山陣地硝煙滾滾，煙塵籠罩。三十六師的官兵們在日軍飛機、大炮的狂轟亂炸下，死死的釘在陣地上，雖然付出了重大傷亡，但陣地寸土未失。守軍抵抗的如此頑強，讓藤田進師團長也為之驚歎！
富金山的攻防戰己經打到了第八天，三十六師損失超過了五分之三，全師退守最後一道陣地，山頂上的炮團在日軍狂轟亂炸之下，也隻剩下十幾門火炮，炮彈也所剩無已。就算打到這個份上，師長陳端河仍然讓部隊堅守在陣地上，不輕易放棄一寸陣地。
藤田進的第三師團損失也過半了，步兵第二十九旅團打殘，換上了步兵第五旅團。而此時合肥市日軍的又一支勁旅第十六師團到達了司令官東久迩宮稔彥王面前。東久迩宮稔彥王司令一看，你這第十六師團來的正好，前面的攻擊都不順利，你這支生力軍來了，就趕快前去支援吧！
于是第十六師團一分為二，第十九旅團由師團長藤江惠輔中将親自率領，前往固始縣城，支援第十師團。第十師團不是順利的拿下了固始縣城嗎？怎麼又要增援呢？這是後面要說的，這裡先按下不說。另外的第三十旅團則由旅團長佐佐木一到少将率領，匆匆的趕往富金山支援第三師團。
佐佐木一到少将還是一個很有頭腦的日軍指揮官，他得知第三師團在富金山陣地正面攻擊的很艱難時，并沒有一下沖到富金山正面陣地上，而是看中了石門口陣地這處五十一軍一一四師和三十六軍的接合部。佐佐木一到少将指揮着第三十旅團，對準石門口陣地，發起了猛攻。