Trận đánh bắt đầu khi một lực lượng nhỏ du kích đụng độ với Sư đoàn 6 của Nhật ở dãy núi phía đông nam Nhạc Dương (thành phố) vào ngày 6 tháng 9. Đến ngày 17, người Nhật đã vượt sông Xinqiang (新墙河) tại bốn cây cầu khác nhau và hành quân nhanh chóng, vượt sông Miluo vào ngày 19 tháng 9. Lực lượng chính của Trung Quốc cố tránh đối đầu với quân địch và hành quân theo một con đường song song với đối phương và đánh vào sườn quân Nhật phía nam. Quân Nhật cũng cố gắng bọc sườn và bao vây quân Trung Quốc. Điều đó khiến cho cả quân Nhật và Trung Quốc đụng nhau tại sông Laodao (捞刀河) và một trận chạm trán giữa 2 lực lượng chủ lực là không thể tránh khỏi.

Ngày 27 tháng 9, vài trăm quân Nhật tiếp cận được cổng phía bắc Trường Sa nhưng không thể phá hủy hàng phòng thủ của thành phố, dẫn đến cuộc chiến đấu ác liệt vào ngày 28. Do không thể áp đảo được quân phòng thủ, người Nhật bắt đầu một cuộc rút lui về vùng Nhạc Dương vào ngày 30 tháng 9.