1月17日清晨，第56集团军主力部队抵达天门城外。城内守备敌军为从京山溃逃而来的日军231联队残部、日军234独立步兵中队，搭配伪军师4800人，日伪军总可战兵力仅5000余人。
经历京山惨败之后，日军全军士气彻底崩塌，城外防御工事仅修复极小一部分，战壕、碉堡存在大面积缺口，无法构建完整交叉火力防御网。
本次攻坚投入团级作战部队为第88军79师235团、236团，237团，远程火力支援部队为重炮师所辖重炮3团，空中支援调配8架P-40战斗机低空俯冲扫射城墙日军残存火力点位。
整场战斗分为两大阶段推进，第一阶段3小时不间断持续炮火压制，榴弹炮反复轰击城外残存碉堡、战壕工事，日军一线阵地工事尽数损毁，守军死伤惨重，完全丧失对外反击能力；
第二阶段步兵全线搭云梯登城，日军仅仅支撑4小时，外围防线全面瓦解，所有残兵退守城内县政府地下坑道固守。
235团抽调专业坑道爆破小组，将大批量炸药堆放在坑道主通风口、出入口，彻底封堵日军活动空间，坑道内部断氧、断绝粮草补给，日军彻底失去抵抗能力。1月18日下午14点，坑道内剩余日军全员举枪投降。
天门一战完整伤亡数据，我方阵亡386人，负伤914人；日军战死312人，被俘578人；伪军战死217人，被俘3900人。攻克天门当日，方绍魁分兵行动，指派新编第17军226师677团单独北上进攻兵力空虚的应城，集团军剩余主力短暂休整半日，继续向东奔赴汉川县城。
应城城内守军为日军独立步兵第11旅团第5步兵大队，可战兵员620人，搭配伪军2200人。
日军独立旅团主力大半抽调至孝感布防，城内守备力量极度空虚，城外工事残缺不全，无任何重型火炮支援。新编第17军226师677团全团2600人抵达城外阵地之后，仅一轮炮火覆盖便撕碎外围简易战壕，首轮步兵冲锋直接突破城门防线。
少量残余日军退守城内废弃盐矿地下坑道顽抗，677团2营连夜挑选夜袭突击队，深夜从盐矿狭小通风小口潜入坑道内部，凌晨发起突袭，全歼坑道内全部残余日军。1月18日午夜，应城宣告光复，此战我方仅伤亡214人，城内日军、伪军全部被俘，无一人成功突围逃窜
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