余汉谋见势不妙，令第十二集团军主力向佛冈、从化、新丰等地转移，留独立第六旅防守龙眼洞、萝岗，自己却连夜乘车到清远去了。
10月20日5时，日军强攻正果东南面的白面石阵地，独立第二十旅第三团第二营营长黄植虞率领全营官兵，利用有利地形奋勇抵抗，日军攻击受挫。
7时，日机轰炸守军阵地，步兵发起猛攻。守军第四、五连连长劳中逸、张任君负伤仍不下火线，组织士兵以轻重机枪猛烈扫射敌人，连续击退敌军。
战至9时，日军增援兵力又到，轮番冲击下，突破黄沙坝坳第五连阵地。幸预备队第六连及时反击，夺回黄沙坝坳阵地。
11时，敌军炮火更猛烈，电话线被炸断，守军的上下联络及弹药补给已极困难。营长黄植虞收集500多枚手榴弹，准备集中投掷以抗击敌人。
12时，日军分五路强攻白面石阵地，传达兵张德胜、黄标也参加到投掷集束手榴弹的队伍中，给敌军以较大的杀伤力。但是，在滚滚硝烟中，凶残的日军仍然不要命的向前猛冲，终于冲上我军阵地，双方进入肉搏战。
中国官兵奋勇与敌人肉搏近一小时，终于击退日军。但是，日军接着施放燃烧弹，守军阵地的林木燃起熊熊大火，日军步兵乘机冲锋。守军怡然不惧，以轻重机枪火力使敌军遭受重创，至16时前仍坚守阵地，掩护了该旅主力安全转移。
此后，第二营以部分兵力佯作反攻，迷惑敌人，营主力则向从化方向撤退。
20日晚，第4战区在广州增城公路两侧布防，阻击日军，将主力撤至粤北的翁源、英德一线，而以一部防守广州。21日，日军攻占沙河，并占领广州市区。日军第104师团向广州以北推进，攻占太平场；23日占领从化。
与此同时，第5师团与海军配合，于23日攻占虎门要塞；25日攻陷三水；26日又陷佛山，于29日到达广州南郊。至此，日军控制了广州及附近要地。
此战，日军实现了切断中国由华南接受外援的交通线，以及策应武汉作战的目的。对中国来说，则不仅失去了重要的国际物资补给线，而且影响了全国战局。