12月15日，金陵城的战斗焦点转向了城东的紫金山。这座海拔四百余米的山峰是南京城的制高点，控制了紫金山，就能居高临下地俯瞰整个金陵城区，对守军的防御构成致命威胁。日军第十三师团与第九师团一部集中兵力，向紫金山发起猛攻，试图夺取这一战略要地，从侧翼突破金陵城防。
清晨五点，天还未亮，日军的炮火就已覆盖紫金山的各个阵地。炮弹密集地落在山体上，碎石与断枝飞溅，百年松柏被拦腰炸断，山体被炸开一个个狰狞的大坑。驻守紫金山的是友军第66军的残部与新编二十八军第二师的一个团，他们依托山地地形，构建了“三层防御体系”：山脚警戒、山腰核心、山顶预备队，但在日军的猛烈炮击下，外层工事遭到严重破坏，不少战壕被夷为平地。
六点整，日军的步兵在十余辆九七式坦克掩护下，向紫金山的山脚阵地发起冲锋。日军士兵端着三八式步枪，密密麻麻地涌向战壕，坦克炮不断轰击守军的掩体，履带碾过铁丝网，将防御障碍夷为平地。友军第66军的士兵们依托残存的战壕，顽强抵抗，步枪、机枪齐射，手榴弹不断投向日军集群。但日军的攻势实在凶猛，坦克的炮火将战壕炸塌，不少士兵被埋在碎石之下，山脚阵地在坚守一个小时后，终因伤亡过大被日军突破。
“军长，紫金山山脚阵地失守，日军正向山腰推进，友军第66军伤亡过半，剩余兵力不足千人，请求紧急支援！”第二师师长李锐的求援电报带着电流杂音，背景音是密集的爆炸声。
楚强深知紫金山的重要性，一旦紫金山失守，日军就能从侧翼迂回，直插市中心与下关的防御中枢，整个城防体系将彻底崩溃。“命令第二师第四旅剩余兵力，立即驰援紫金山；装甲团派出一个坦克连，协同作战；加强炮团对紫金山外围日军集结区域实施饱和炮火打击！”楚强的命令果断而坚决，手指重重地敲在地图上的“紫金山”标记处。
幕府山炮阵地接到命令后，观测手顶着晨光快速锁定日军集结坐标，弹道计算器飞速运转。“紫金山北麓，日军坦克集群，坐标北纬32°04′，东经118°56′，急速射！”陈大雷一声令下，十二门120mm榴弹炮同时轰鸣，炮弹呼啸着掠过南京城上空，精准落在日军的进攻队列中。巨大的爆炸声震得山摇地动，日军的两辆坦克被直接命中，瞬间变成燃烧的废铁，后续的步兵集群被爆炸冲击波掀飞，伤亡惨重。
炮火支援为守军赢得了喘息之机，第二师第四旅的增援部队与装甲连也火速赶至紫金山下。八辆“雄狮”II型坦克轰鸣着冲上山地，履带碾压着碎石，向日军的坦克集群发起冲击。“雄狮”II型坦克的105mm主炮威力远超日军九七式坦克，三发炮弹就击毁了三辆日军坦克，其余日军坦克见状慌忙后撤，步兵失去掩护，进攻节奏被彻底打乱。
“兄弟们，援军到了，反击！”第66军的一名团长大喊着，率领残部从战壕里跃出，与第四旅的士兵们协同作战。士兵们端着兴南半自动步枪，向溃散的日军发起冲锋，半自动步枪的密集火力打得日军溃不成军，山脚阵地被重新夺回。
但日军并未善罢甘休，上午九点，第十三师团师团长荻洲立兵调整部署，增派两个步兵联队与一个炮兵中队，向紫金山的山腰核心阵地发起猛攻。日军的炮火再次覆盖山体，山腰的防御工事被炸毁大半，守军被迫退至预先构筑的坑道与掩体中。
山腰阵地的争夺异常惨烈。日军士兵在炮火掩护下，沿着山体的缓坡向上冲锋，守军则依托坑道与掩体，向日军射击。新编二十八军的士兵们利用兴南半自动步枪的射速优势，精准射杀冲锋的日军，友军第66军的士兵们则用手榴弹、滚石打击日军，双方在山坡上展开拉锯战，尸体堆满了冲锋的道路，鲜血顺着山坡流淌，在冻土上凝结成暗红色的冰。
“班长，日军从东侧的陡坡爬上来了！”一名士兵对吴峰喊道。吴峰此时正带着狙击小组驻守在山腰的一处岩石掩体后，他透过瞄准镜望去，只见数十名日军士兵正沿着陡峭的山坡攀爬，试图从侧翼偷袭。
“张强，瞄准日军军官，我掩护你！”吴峰说着，端起半自动步枪，向攀爬的日军射击。张强则调整狙击步枪，精准锁定日军的一名少佐，手指轻轻扣动扳机，子弹呼啸而出，日军少佐应声滚落山坡。狙击小组连续射击，先后击毙五名日军军官，日军的偷袭企图被粉碎。
但日军的攻势越来越猛，不断有士兵爬上山腰，守军的伤亡也在持续增加。第66军的那名团长在冲锋中被日军的机枪击中，壮烈牺牲，士兵们的士气受到不小的影响。“为团长报仇！”一名第66军的士兵怒吼着，抱起一捆手榴弹，拉开引线，冲向日军的机枪阵地，与日军同归于尽。
中午时分，日军的坦克集群在炮火掩护下，突破了山腰的外围防线，向核心阵地推进。第四旅的装甲连立刻发起反击，“雄狮”II型坦克与日军坦克在狭窄的山间道路上展开激烈交锋，炮声震耳欲聋。一辆日军坦克试图绕到侧翼攻击，却被埋伏在岩石后的反坦克小组用火箭筒击中履带，瘫痪在原地。
就在这时，楚强接到了市中心的急报：“军长，日军第六师团一部趁紫金山激战，从光华门方向向市中心发起猛攻，守军阵地告急！”
楚强陷入两难：紫金山的战斗已到关键时刻，若抽调兵力支援市中心，紫金山恐难守住；若不支援，市中心的防线可能被突破，军民撤离通道将受到威胁。“命令第二师第三旅抽调一个营，驰援市中心；紫金山方向，由第四旅与装甲连坚守，加强炮团继续提供炮火支援！”楚强权衡再三，做出了部署。
下午两点，紫金山的战斗进入白热化。日军集中兵力，向山腰核心阵地发起总攻，步兵在坦克与机枪的掩护下，发起一波又一波的冲锋。守军的弹药再次出现短缺，不少士兵只能用刺刀、工兵铲与日军展开白刃战。第四旅的一名连长被三名日军包围，他挥舞着刺刀，接连刺倒两名日军，却被第三名日军的刺刀刺中腹部，他忍着剧痛，将刺刀刺入日军的胸膛，两人同时倒地。
吴峰与张强的狙击小组弹药也已耗尽，他们拿起工兵铲，加入到白刃战中。吴峰的工兵铲锯刃划过一名日军的手臂，日军惨叫着倒下，张强则用刺刀刺穿了一名日军的胸膛。激战中，张强的腿部被日军的子弹击中，鲜血浸透了军装，他简单地用急救包包扎了一下，继续战斗。
下午四点，加强炮团的炮火再次覆盖日军的集结区域，日军的进攻被暂时遏制。此时，守军的伤亡已达两千余人，其中新编二十八军伤亡一千二百余人，友军第66军伤亡八百余人，日军伤亡达三千余人。第四旅旅长看着阵地上疲惫不堪的士兵们，向楚强发电：“军长，我部伤亡惨重，弹药短缺，请求撤退至山顶阵地，依托地形继续抵抗！”
楚强深知山腰阵地已难以坚守，若强行死守，只会造成更大的伤亡。“同意撤退，立即向山顶阵地转移，与山顶预备队汇合，构建新的防御工事！”楚强下令。
守军士兵们交替掩护，向山顶阵地转移。日军见状，立刻发起追击，双方在山间展开激烈的阻击战。第四旅的装甲连殿后，坦克炮不断轰击追击的日军，为撤退部队争取时间。到傍晚六点，守军成功撤退至山顶阵地，依托山顶的观察哨与预设工事，继续抵抗。
紫金山的激战牵制了守军的大量兵力，日军第六师团一部趁机向市中心发起猛攻。市中心的守军是新编二十八军的残部与收容的友军士兵，他们依托断壁残垣，顽强抵抗。日军的步兵在坦克的掩护下，逐街逐屋地争夺，街道上的战斗异常惨烈。
“旅长，日军从北侧突破了防线，正在向集结点推进！”通讯兵向第二师第三旅的旅长报告。
“命令部队收缩防线，掩护百姓转移！”旅长下令。士兵们一边抵抗日军的进攻，一边组织百姓向集结点转移。百姓们在士兵们的掩护下，沿着街道快速前进，有的推着独轮车，有的背着孩子，有的搀扶着老人，场面混乱却有序。
激战中，一名日军士兵扛着炸药包，冲向百姓转移的通道。第三旅的一名士兵见状，毫不犹豫地冲上去，将日军士兵扑倒在地，炸药包爆炸，两人同时壮烈牺牲。“为战友报仇！”士兵们怒吼着，向日军发起了更为猛烈的进攻，成功将日军击退，掩护百姓安全通过。
傍晚时分，日军在付出巨大伤亡后，未能突破市中心的核心防线，被迫后撤。但守军也付出了沉重的代价，截至当日傍晚，新编二十八军伤亡达一千五百余人，收容的友军伤亡达八百余人，日军伤亡达三千五百余人。
楚强在指挥所里看着各方向的战报，脸上露出一丝疲惫。紫金山的防线虽未完全失守，但已被迫退至山顶，侧翼的威胁依然存在；市中心的战斗也异常惨烈，军民撤离的压力越来越大。他知道，时间已经不多了，必须加快撤离进度，同时坚守住关键阵地，为撤离争取更多时间。
“命令各部队连夜抢修工事，补充弹药与物资，救治伤员。”楚强下达命令，“情报科密切监控日军动向，每半小时汇报一次；作战科拟定新的防御方案，重点防守紫金山山顶与市中心核心区域；后勤科加快物资转运，确保各阵地弹药充足；医疗营全力救治伤员，优先处理重伤员；同时，加快百姓撤离速度，务必在三日内完成大部分百姓的撤离。”
当晚，金陵城的夜空被炮火照亮，爆炸声与枪声此起彼伏。紫金山的山顶阵地上，士兵们冒着严寒，抢修工事；市中心的街道上，士兵们与日军展开最后的周旋；下关码头，百姓们在士兵们的掩护下，源源不断地登上船只，向江北转移。金陵保卫战，已进入了最后的倒计时。