7月间，李延年奉命率领直属第2军（辖郑作民第9师、施中诚第57师）开赴田家镇，担任要塞守备任务。李延年时任第九战区第11军团军团长，该军团辖第2军（李延年兼任军长）、李玉堂第8军和霍揆彰第54军。
李延年来到田家镇要塞，便带领两位师长及参谋人员观察要塞及周围地形。他认为此处地势险要，附近湖沼星罗棋布，形成要塞天然屏障。只要兵力部署得当，日军虽有精良武器和其标榜的“武士道”精神，要想正面突破，不付出重大牺牲休想得逞。因此日军很可能采取正面佯攻，吸引我军注意力，而以主力绕道北进，从侧翼求得突破。
据此考虑，李延年将第2军主力部队第9师置于要塞北面。第57师担任东南正面防御。田家镇要塞地处江北，原属第五战区防卫。第九战区成立后，军委会划分战区防地时，因考虑与江南半壁山和富池口要塞相呼应，便跨江将田家镇要塞划归第九战区第2兵团防卫，却没考虑到一旦田家镇要塞受到攻击，跨江援助的困难。
广济失守后，白崇禧为发动全面反攻，将位于铁石墩的第26军调向松杨桥进攻，以致田家镇要塞侧翼空虚；后又将田家镇要塞西北面的第67军第161师调离，于是，田家镇要塞周围兵力空虚。
李延年叫苦不迭，却又不能向第五战区提出异议。他明知第九战区第2兵团兵力不可能调来增防，而且隔江指挥鞭长莫及，只能以现有兵力根据情况变更部署，并将部署方案上报第九战区长官部。张发奎接到李延年的报告，看了兵力部署情况，认为实际上是将两个师的防地扩大，在要塞周围处处设防，这样使得兵力分散，要塞本身防御薄弱，容易被敌人突破。
同时认为白崇禧身为副参谋总长，不顾要塞安危的做法，缺乏协同作战精神，实在不应该。第2兵团方面，自8月22日瑞昌失守后，江南形势一直极为紧张，无力分兵增厚要塞兵力。因此他将情况上报军委会，提请注意田家镇要塞的危急情况。
9月15日，日军以数十架飞机和舰艇，向田家镇要塞发动猛攻，炮弹、炸弹终日不停地向守军阵地倾泻。与其同时，海军陆战队在潘家湾、中庙、玻璃庵一带登陆。其战术果然是正面佯攻，以主力绕至北面进行奇袭。第9师第52团第2营虽顽强抵抗，但因日军攻势甚猛，前哨阵地终被突破。入夜，第52团组织强有力地反击，将阵地夺回，驱逐了日军。
同时一股日军由广济方面开来，猛攻第9师的铁石墩警戒地，遭到坚决抵抗后即施毒气，以致很多官兵中毒，被迫放弃铁石墩阵地。
李延年见日军攻势凶猛，倾注优势兵力，且第一天即施放毒气，表明夺取要塞心切。于是他向第五战区发出求援电，请求派有力部队南下，与第2军夹击当面之敌。
9月16日，日军继续在潘家湾、玻璃庵一带登陆。第57师再次予以迎头痛击，终将进犯之敌击退。但在两天阻击中伤亡极重。同时日军在松山方面向第9师发动猛攻。拂晓，日军以优势兵力和数十门大炮强大火力，向第9师25旅松山纵深阵地猛攻，数小时后又飞来一群轰炸机，轮番轰炸，低空扫射中**队阵地，中**队伤亡较大。
第9师师长郑作民十分气愤，便组织一批轻重机枪和步枪狙击手，专门对空射击，一架日机在俯冲扫射时，被中**队一颗**击中而爆毁，迫使敌机不敢低空肆虐了，减轻了对中**队地面部队的威胁。激战两昼夜，守军虽伤亡极重，却仍坚守阵地。日军多次突入阵地，守军与之肉搏，极为惨烈。肉搏中，第53团一名班长时克俊，掐住敌人脖子不放，敌人挣扎不脱，便咬住他的耳朵，将耳朵咬掉一块，时克俊仍不松手，直至将日军掐死为止。
松山激战，第9师伤亡军官六十余名，士兵八百余人。李延年见各部伤亡过重，外无策应，为集中兵力加强防守，便决定缩小正面调整部署：第57师接替第9师的龟山至老鹳巢一线防御，第57师原家山、九牛山主阵地改为前进阵地，要塞核心守备部队及炮兵第16团，拨归第57师指挥。
日军又开始进攻了。几十艘炮舰在武穴南岸一字排开，轮番向中**队阵地轰炸，掩护其进攻部队。李延年命令第57师立即行动，将原防守武穴的一个团调回为师预备队，只留一个连在武穴坚守。主力撤走后，连长率残部突围而出，全连只剩下几个人。
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