又是数天的战斗下来，日军不变的还是节节攀升的伤亡人数，但是获得战果之少让武藤信义极为不满。“司令长官阁下！目前战局僵持不下，倘若我军能够包抄张学良的后路，切断东北军弹药、粮食补给线，那么张学良部必将军心不稳而战斗意志大减，那我军方能彻底攻占辽阳。”会议上，第8师团师团长渡边淀太郎建议道。
急于打破这种僵持场面的武藤信义立刻同意了渡边淀太郎关于“旁路出击攻占辽阳侧翼重镇万家屯”的计划。
距离辽阳以西20公里的万家屯本来是第8师团这群从日本弘前地区征来的日本兵八辈子也不知道的一个东北小镇，但是因为它扼守着通往辽阳后方的交通要道，所以第8师团上下将兵都知道了必须要把这个地方踩在脚下。
守卫此地的为原先向张学良投降的张宗昌的鲁军为主体的东北军第109师，共5个团约17000余人。但是前日辽阳战事吃紧，张学良看万家屯一直是风平浪静便将张宗昌手下的两个主力团调去参加守城，此时张宗昌手下仅仅三个团和一些文书警卫。11月14日拂晓，当张宗昌还在忙着恢复和十九姨太亲热耗损的元气之时被日军一顿炮轰惊醒，第8师团集合步兵骑兵万余人，大炮30多门，坦克10多辆，飞机4架向镇内109师守军发动猛攻，誓要一举将其拿下。
明白小鬼子已经来了的张宗昌连忙从被窝里面跳起带着警卫排上阵指挥作战，109师大多是随着张宗昌打内战多年的老兵，加上换装新式装备，一个个枪法狠打仗刁，依托这段充分足够的休整时间内修筑的坚固工事硬是在三倍之敌进攻下稳稳守住至天晚。
15日，第8师团参谋长武田真一郎少将下令部队三路包抄进攻万家屯，人数处于劣势的109师渐渐受不了节节收缩，心焦不已的张宗昌带着警卫排四处督战鼓舞士气。这时一伙日军从镇西一处枯草中窜进来，张宗昌带着警卫排连忙弹压上去，一顿29式火箭炮狂轰，镇外大片的杂草全被引燃，躲在里面的日军被烧的焦头烂额。
第109师拼战至15日中午，此时万家屯情况就像丢进水里的破铁球一样四处漏水，张宗昌总算被打的受不了打电话给张学良：“少帅！万家屯鬼子越来越多了！我109师坚持不住了，再没有支援顶多撑到天黑了！请少帅看在老张我打鬼子也不含糊的份上救我一点部下活下去，好歹给当年鲁军留点种子，我也感激少帅的大恩大德。”张宗昌是个粗人，求救的话也说的硬邦邦的，但是却更加有了股悲凉的气息。
“如果说辽阳是沈阳的南大门的话，那么万家屯和小屯镇便是两扇窗户。”得知日军第8师团迂回进攻方家屯的消息后于学忠指点着地图上辽阳两侧的两个毫不起眼小镇子向张学良道，“三点若失一点，那我们的防线就完了。少帅，必须要救张宗昌！”
本来张学良对张宗昌也不是很放心，原本他手下的近五万鲁军被拆掉了一大半只留下一万多还在他手里，为了防止他再不安分张学良还把他安排进军校好好学习学习了一段时间，109师弹药补给也给的只有其他部队的六七成（这也是109师为什么在万家屯坚持的时间不是很长的其中一个原因）。但是目前的局势已经迫使自己不得不要收起对张宗昌的提防和轻视之心了。张学良立刻从102师抽调了一个加强团还配置了一个炮兵营，顺便还把一直闲置在后方的吴松林独立第5骑兵旅派了出去急如星火增援张宗昌。
此时万家屯情况已经极为不妙，张宗昌所部被日军分割为两部，张宗昌派了一个警卫排把自己带到万家屯的四五个姨太和一堆金银细软护送往北去往沈阳。解决了后顾之忧的张宗昌带着不足一千人被数倍于日军挤压到屯子中心，而所部另外的三千多人则被日军牢牢阻击在了屯子外围，两部相隔不到五百米但是就是被日军死死分隔不能互相支援。而日军已经从张宗昌身上的中将服知道他是一条大鱼，只要抓到他或者击毙掉，那么这里抵抗的东北军都会不占自溃。日军数辆坦克轮番挤压张宗昌，只把张宗昌逼迫在了屯子一隅一颗子弹都可以打穿的小角落里面。
眼看日军已经开始逼上来，张宗昌火急再次致电张学良：“少帅！援兵究竟到了没有？”
张学良从电话那头听见劈劈啪啪密集的子弹声知道张宗昌已经到了山穷水尽走投无路的时刻了，这个平时自己一向不大看得上眼的旧军阀居然也如此舍生忘死勇猛地和日军血战，张学良顿时一股敬意和歉疚涌上心头，连忙好声安慰道：“张师长！坚持住！在坚持一个小时援军就到了！”
电话那头竟然是一阵沉默，过一小半会，张宗昌缓缓道：“少帅！恐怕来不及了！老张今天要做岳飞精忠报国啦！”说完便挂掉了电话，张学良抓着没有了声音的听筒，一时间眼圈湿了。
挂断电话的张宗昌转过身面对着身边紧紧跟随自己的山东子弟兵，大吼道：“弟兄们！老张我以前带着你们打来打去全是咱中国人自己窝里斗，老百姓都看不起咱们！现在我们是在打日本鬼子，要拼命呀！弟兄们！我们虽然人在东北，可是我们根在山东！谁也不许贪生怕死，不要给咱们山东的父老乡亲丢脸啊！”
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