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清日双方在辽河两岸对击之际，日军奥保巩的第一师团和第七师团的一旅团开抵赏军台，在此渡辽河上游，从东北开向大榆岭，以扼清军的退路。
另一方面，第七师团在黎明时分别从大房身、双井子各宿营地出发，在里营台以西的辽河下游渡河，向田庄台西南的杨树沟进逼，以进击清军南线，夹击清军。
19日8时30时，北路日军进至大榆岭。大榆岭，不过是田庄台外一个不起眼的小村庄三家堡子右边的几座海拔不过20多米的小山包,离辽河只有几公里，无险可守。由于第二师在田庄台修筑工事主要在辽河的西岸，大榆岭只在昨日到后临时抢修了一些野战工事。
9时，日军向大榆岭的新军第二旅发起第一波进攻，由于大炮主要留下在辽河东岸，同时轻视清军的防御力量，日军在进攻前仅进行了十分钟的炮火准备，也只打了也三四十发炮弹。虽然对大榆岭的阵地有一些破坏，但并未对守军的工事有大碍。新军第四旅依托的工事进行了坚强的抵抗，而在大榆岭后的新军一个炮兵连对日军也进行了激烈反击，猛击大榆岭前沿的日军进攻地带。同时在三家堡子的丰升阿也出兵从侧翼突击日军。日军的第一次进攻损失惨重，阵亡一百二十多人，受伤八十多人，狼狈的退回大榆岭前。
奥保巩认真的观看了日军的第一次进攻，大榆岭上的清军火力强大，而侧翼三家堡子的清军则明显弱了很多。但是三家堡子并不好打，它不但可以依托村子中的房屋为工事，而且在大榆岭上的清军也可以俯视射击进攻三家堡子的日军。
奥保巩考虑后，决定还是先进攻三家堡子，扫除大榆岭的侧翼，然后从北、西两面进攻大榆岭。
10时，日军炮兵先对三家堡子进行炮击，十分钟后，日军不顾大榆岭的新军扫射向三家堡子进攻。奥保巩让第三师团的第二旅团第一联队，分成三拔，不间断的进攻。日军军官带头跑在最前面，士兵们端着上了刺刀的步枪，准备和清军贴身近战。第一拨受挫，第二拨马上跟上。前边的人倒下了，后面的就把他们的尸体垒起来，做成活动工事，一步步往前推。一次进攻打散了他们也不退，就在阵地前挖临时工事，准备下次再来。这股狠劲在当时的清军中是绝对没有的。在三家堡子防守的丰升阿见到日军这样不命的进攻，挥身打颤。
进攻三家堡子持续近一个小时，日军抵近三家堡子。前沿防守的清军见日军靠近了就自发的冲出三家堡子的工事，与日军面对面的白刃战。在三家堡子的清军是吉林的防军，东北汉子的血气不比日军差，在白刃战中，清军依靠着人高马大，又都练过家伙，把日军逼退二十多米才退回三家堡子。
奥保巩见日军在白刃战中不占优势，就再派一个联队，让全联队攻上去。
大榆岭上的新军拼命的向日军射击，但是由于距离有点远，而且日军在三家堡子前架了几挺机枪防止新军从岭上冲下来，所以效果并不大。
虽然日军全力的进攻三家堡子，但是三家堡子里的清军却不是守不住的。三家堡子里的清军有两千多人，而可进攻的面并不大，日军密集冲锋的人海战术，必然要遭到重大伤亡。
当日军再次靠近堡子时，清军准备也再次与白刃血战时，丰升阿却下令让清军撤退。可前沿的清军已经和日军干上了，后面却无清军增援。十几分钟后，前沿的三百多的清军与日军拼至最后一人，而丰升阿领着大队的清军跑了。
11时，日军攻占了三家堡子，丰升阿领着清军不敢回田庄台，带着清军往山海关跑。
攻陷三家堡子后，日军立即从北、西两个方向进攻大榆岭。大榆岭的西面原来由丰升阿领清军在三家堡子防守，这时三家堡子突然失守，大榆岭西面的工事并不完备，防御就变的紧张起来。
日军以攻占三家堡子的联队向大榆岭猛攻，仍采取三路密集冲锋的战法，反复冲锋，曾一度攻上大榆岭西侧的一座小山头，在大榆岭正面观战的奥保巩急调第七师团一个旅团正准备上去增援，刘洪恩即令新军发动对西侧山头的反冲击，把日军又赶下了山头。
此时，日军由于在辽河的正面炮战失利，步兵的进攻又受锉，辽司令官野津道贯命令奥保巩赶快攻下大榆岭，从侧翼进攻田庄台，协助正面的日军渡过辽河。
大榆岭之战已经到了最关键的时刻。日军及在不顾一切地向新军防线冲击。双方一直激战到下午3时，在此驻守的新军第四旅，转番上阵，各营几乎都被打残，全旅缩编起来不过三个营多一点。但日军更是伤亡惨重，日军的斗志被完全瓦解，大榆岭阵地真正成了他们不可跨越的铜墙铁壁。
在大榆岭激战的同时，田庄台的西南的杨树沟也血战连连。马玉昆部和新军第五旅驻守杨树沟，杨树沟不过是一条宽十来米的干枯河床。
日军第七师团以一个完整的师团，担任了对杨树沟冲击的主攻部队。第七师有山炮四十门，凭借着炮火上的优势，向杨树沟猛烈的炮击。杨树沟的简易工事大部残破坍塌，人员也受到较大的伤亡。
但在“守到最后一人”的决心下，鼓舞着新军和马玉昆部的将士，不怕烟熏火烧、伤筋折骨，从倒塌的战壕里纷纷而起，在马玉昆沉着指挥下，每次都以突然、密集的火力，给敌人一次更比一次惨重的杀伤。战斗持续到11时，日军第七师三次冲击杨树沟，遗尸数百余具，寸土未进。
日军在激怒之下，于11时30分集中所有大炮，豁出成吨的弹药，向杨树沟阵地暴雨般地倾泻而来。12时，日军以两个大队，不惜一切人力损失，连续猛攻杨树沟一段。第四旅一个残缺的营，就在这表面工事全被摧毁的杨树沟平地上，以步机和仅剩的一个门机枪连续击退敌人三次冲锋。
日军紧接着发起第四次冲锋时，阵地只剩三十四人。就在这万分紧急的关头，马玉昆率领其亲兵营赶到，击退了日军的进攻。
大榆岭和杨树沟激战连天，危机时现，但刘飞扬就是不让第二师第六旅和吴大澄部增援两地。他一直在辽河西岸观察着日军的进攻，从7时日军炮击开始，对岸的日军发起了五次攻击。一次攻击比一次弱，到下午1时30分，日军的第六次攻击开始后，刘飞扬就让第六旅进入辽河阵地的前沿。
半个小时后，日军再次撤退时，刘飞扬下令让第六旅跟随撤退的日军反冲击。