随后的十几天，赵星星的部队就和和月岛雄的特种部队，进行了一场又一场的拼命战斗。
而松沪会战也正在收官阶段，当赵星星和他的部队以比较大的伤忙；全歼和月岛雄的特种部队和零号师团后，松沪会战也就结束了。
之后，南京保卫战役也就开始打起来了。
民国二十六年（1937年）12月1日，日军攻占江阴要塞；是日，日本参谋本部据松井石根的要求，下达大陆令第八号：“华中方面军司令官须与海军协同，攻占敌国首都南京”。[5]其后，日军占领镇江、句容、溧水，突破南京外围及复廓防御阵地，直逼南京城垣。中国守军与日军展开了空前的拼死决战。南京保卫战开始，蒋介石任唐生智为南京卫戍部队司令长官，指挥8.1万国军抵抗作战。
12月4日，在句容以东40里的地方，在江南灰色阴沉的冬日中，日军便衣侦察队与国军前哨部队发生了短暂的交火，南京作战外围战从此开始了。
5日，日军的各个小部队开始从间隙穿插与国军第66军发生交战，在几处阵地上甚至出现国军全部打光的壮烈场景。7日，日军兵临城下，松井石根司令官从空中投函唐生智劝降。唐生智不予理睬，继续命令各部队“应以与阵地共存亡之决心尽力固守，决不许轻弃寸土。
”日军三路进攻势如破竹，南京外围战略要地相继失陷。很快日军就突破南京外围一线防御阵地。9日，日军进抵南京城下，并用飞机向城中投撒日“华中方面军”司令官松井石根致中国守军的最后通牒，进行劝降。
南京卫戍司令唐生智对松井的最后通牒不予理睬，并于当日下达了“卫参作字第36号”命令作为回答。企图以“破釜沉舟”的精神背水死战。10日，日军发起总攻，日军见中国军队拒绝投降，遂向雨花台、通济门、光华门、紫金山第3峰等阵地发起全面进攻，战况较9日更为激烈。
特别是城东南方面，因复廓阵地已基本丧失，日军直接进攻城垣，所以形势尤为严峻。卫戍司令部急令第83军的第156师增援光华门、通济门城垣的守备，并于城内各要点赶筑准备巷战的预备工事，同时将第66军由大水关、燕子矶调入城内，部署于中山门及玄武门内构筑工事，准备巷战；另以刚刚由镇江撤入南京城内的第103师及第112师由教导总队总队垣及紫金山阵地的守备。
当夜，第156师选派小分队坠城而下，将潜伏城门洞中的少数日军全部歼灭。雨花台方面，日军2个师团主力和步、炮、坦克及航空兵协同攻击，将第88师右翼第一线阵地全部摧毁。残部退守第二线阵地。
当晚，日军第18师团占领了芜湖。11日，日军第16师团猛攻紫金山南北的中国军队阵地。紫金山及其以南地区，教导总队坚决抗击。激战终日，日军毫无进展，惟其右翼部队攻占了第2军团防守的杨坊山、银孔山阵地，进至尧化门附近。
日“上海派遣军”为使其第16师团进攻容易及适时切断守军的东退道路，又从正在镇江等船渡江的第13师团中调山田支队（第13师团兵步第103旅团长山田指挥的步兵3个大队、山炮兵1个大队），从第16师团右翼加入战斗，向乌龙山、幕府山炮台进攻。
日军第10军的第114师团及第6师团主力继续攻击雨花台，第88师的第二线阵地又被摧毁，守军被迫据守核心阵地。日军第114师团右翼部队开始攻击中华门，城门被炮火击毁。少数日军一度突入城内，但被第88师据守城垣的部队歼灭。
日军第6师团左翼部队之一部沿长江东岸北进，在上新河击退宪兵教导2团的1个营，占领了水西门外的棉花堤阵地。日军国崎支队在当涂北慈湖附近渡过长江，沿西岸北进，向浦口运动。占领芜湖的日军第18师团因转用于杭州方面，不再参加进攻南京的作战。
12月12日，从拂晓开始，日军墙四周房屋倒塌，城墙洞开。战至中午12点，雨花台被日军占领，紫金山第二峰沦陷，中华门和中山门被日军突破。成千成百的中国士兵在没有长官指挥的情况下，用自己的身躯阻挡敌人。
而赵星星和他准备好的大部队，也就在这一时刻，和日军打上了。
特别是当南京保卫战期间，蒋委员长所在的武汉大本营对南京的战况也极为关注，每日均有询问及指示的电报，当蒋委员长发现撤至南京部队的战斗力及士气已远不如淞沪作战，南京外围主阵地带仅防守两三天即告失守，而复廓阵地立足未稳即在主要方向上又被敌突破、迫逼城垣时深感形势严峻；当得知当涂附近已有日军渡江时，更感局势危急。为避免南京守军被敌围歼，蒋介石于11日中午考虑令南京守军撤退，遂令时在江北的顾祝同以电话转告南京卫戍司令唐生智。顾要唐当晚渡江北上，令守军相机突围。唐生智由于自己曾力主固守，若突然先行撤走，怕今后责任难负，因而要求必须先向守军将领传达清楚最高统帅的意图后方能撤离。当晚，蒋介石致电唐生智：“如情势不能久持时，可相机撤退，以图整理而期反攻。”唐生智于当夜与罗卓英、刘兴两副司令长官及周参谋长研究后，决定于14日夜开始撤退。遂于12日凌晨2时许召集参谋人员制订撤退计划及命令。[7]
民国二十六年（1937年）12月12日，唐生智下达突围、撤退命令，中国军队的抵抗就此瓦解。[2]是日，日军第六师团先头部队