民國27年7月,由於日本海軍攻打廣州,久戰不利,使得東京大本營大感不耐,因廣州為華南沿海最大都市,亦是國民政府取得外援的最大港口.為打擊國民政府抗戰決心,東京大本營參謀總部擬定了「以秋季作戰為中心的戰爭指導要點」,決定同時進攻武漢、廣州.對於廣州,明確指出:廣州作戰目的,在於一面切斷蔣政權的主要補給線,一面使第三國,特別是英國的援蔣意圖受到挫折」.要求採用急襲方式,果敢佔領廣州,以後在廣州附近切斷粵漢線,及珠江、西江,採取緊縮、持久的態勢....

9月,將自徐州會戰中退下休整的第5師團,及18、104師團、第4飛行團合組為第21軍(又稱波集團),以古莊幹郎中將為司令官,19日,東京下達大陸令及大海令,令與海軍第五艦隊合攻廣州.第五及18師團臺灣青年佔多數,因此廣州之戰,是第一次以臺灣青年為主力的作戰..10月4日,參謀長田中久一下達「波集團登陸計劃」:第五師團及川支隊自大亞灣鹽灶背地區登陸,迅達佔領平山、平潭,進佔東江南岸的?瀝鎮渡口,策應18、104師團進攻惠陽及渡過東江.18師團自前港、澳頭港登陸,北攻淡水,前出至惠陽、東江,準備渡江.104師團自東玻璃廠登陸,沿平海至惠陽的公路佔領稔山,後向平潭集結,策應及川支隊及18師團.

10月9日,第五艦隊自澎湖馬公出發,於11日抵達大亞灣.12日,日本第24兵站輜重兵大隊於汕頭發起佯攻,掩護大亞灣作戰.是日,守備大亞灣的陸軍151師師長莫希德少將,發覺了日軍登陸的意圖,急向廣州求援,但為時已晚.12日凌晨2點,18師團開始自澳頭登陸,未遇重大抵抗.開始按照計劃,佔領通湖墟以北、淡水地區.是日,日本首相近衛文麿照會各國,宣佈日軍華南戰事開始,要求各國避免一切援華行動.

余漢謀得知日軍登陸,急令151師固守平山龍崗,調獨立20旅前進至樟木頭.157師趕赴橫瀝策應惠陽作戰.13日,余發表「告廣東同胞書」,呼籲各界保衛廣東,並宣佈封鎖珠江口,疏散老弱婦孺與公教人員眷屬.同日,日機分19批轟炸廣東,登陸之日軍部隊向惠陽進攻

13日,日軍21軍司令部設於蝦湧,古莊決定攻變計劃,一舉進入增江右岸,準備攻擊廣州.14日,軍部下達作戰命令,1.及川支隊進入橫瀝附近後,要儘快前進,從柏塘墟、官山、龍華墟、永漢墟方面進入派潭墟附近,準備向從化方向前進.2 18師團在佔領惠陽後,儘快開始前進,從惠陽、博羅、增城公路進入新高埔附近,向廣州前進.3.104師團進入平潭附近後,從惠陽、博羅、增城公路向增城西側前進,準備向廣州方向前進.

14日,18師團上野支隊於傍晚進至惠陽附近.余漢謀令151師在平山抵抗,並令63軍軍長張瑞貴指揮153師及獨立第20旅佔領橫崗、雙美鬢一帶陣地,阻止日軍,令153師一個旅固守寶安至虎門一帶海岸.是日深夜,18師團上野支隊冒雨進攻惠陽,擊潰惠陽守軍,15日清晨佔領惠陽,守軍退往博羅.

15日,余漢謀得知惠陽失守後,改變即定戰略,決定在廣州、增城集中兵力,並出動了12集團軍戰車大隊,準備與日軍決戰.16日,日軍攻陷博羅.余漢謀向軍委會告急, 蔣介石急調在九江的粵軍第64、66兩軍急援廣州,但兩軍在廣州淪陷8天後,仍未出現在戰塲,引發粵軍怯戰的質疑.

17日,18師團自博羅沿廣汕公路進攻,主力於黃昏進入湖鎮.但有一部攻打福田墟時遭守軍153師的頑抗,傷亡過重而退回博羅,459旅旅長鍾芳峻上校自殺.18曰,18師團快速先遣隊擊退153師,向福田墟進擊,雙方爆發多次戰鬥.守軍守住了福田墟.18師團惱羞成怒,決心一舉佔領增城.19日,先遣隊攻佔了福田墟,向增城進攻,余漢謀令154、157及獨立20旅增援,但由於部隊不能協同,建制混亂,守城的186師在情況不明下更是慌亂,獨立20旅見此,擔心淪為日軍的砲靶,因此旅主力撤至城外,抵禦日軍的進攻.

19日,日軍騎兵隊進入增城以東鞍部,55聯隊第一大隊大隊長吉村藏五郎少佐登上增江東岸高地視察,發現增城守備的雜亂無章,決定獨立進攻增城.55聯隊派5個偵察組發動攻擊,186師陣腳大亂,無法有力反擊.狼狽退出城外,日軍追擊時遭遇獨立20旅的阻擊,無法再進一步擴大戰果.增城失守,引起廣東人心大亂,廣東省政府遷到翁源,廣州市政府遷至廣寧,繼續戰鬥.

余漢謀召開軍事會議,分析敵我情勢,決定在廣增公路兩側、福和、石灘以北、石橋之線佈防,阻擊日軍,並掩護市民撤離.並令152師456旅集中廣州,歸警備司令部管轄,協同憲警固守市區.獨立第9旅守瘦狗嶺、龍眼洞地區,稅警團配置於河南阻止日軍從河道襲擊廣州.154師在烏石、中新地區阻擊沿廣增公路西進之日軍,158師配置於龍眼洞,砲兵隊配置於石牌、車坡南崗地區.

是日,18師團下達廣州的攻擊令,並將部隊分成騎兵隊、右翼隊、左翼隊及砲兵隊,兵鋒直指廣州.深夜,廣州市民發起保衛廣州的大遊行,並開始撤離.20日,位於中崗的戰車大隊遭日軍發現,在日軍戰機狂轟濫炸之下,戰車大隊全燬,只剩一輛突圍到清遠.這樣,在軍閥混戰時期即聲威遠播的粵軍戰車大隊,自此化為雲煙.余漢謀急令工兵破壞鐵公路,並準備破壞長洲、魚珠砲臺.20日,日軍擊退154師,沿廣增公路向廣州進軍,104師團攻下石龍

21日,余漢謀向軍委會請示所有部署, 蔣介石不同意此作戰計劃,認為如此將使粵軍玉石俱焚,於大局無益,下令軍主力急撤至粵北.軍司令部移至清遠21日,廣州周圍的國軍部隊遭到肅清,1530,日軍裝甲車開進廣州,並掃蕩了珠江江岸的主要道路.

16時,18師團佔領龍眼洞、沙河、石牌,並切斷廣九、粵漢鐵路,對廣州市進行掃蕩,1830,廣州澈底淪陷.同日,第五師團及川支隊佔領永漢墟,午時,接獲作戰命令:進入從化.該支隊沿正果墟南下,未遇太大抵抗,23日佔領從化.此時,第五師團主力業已到達大亞灣,軍司令部下令22日提前登陸.

22日,坂本支隊於大角島西岸登陸,猛攻蒲洲、大角砲臺,大角砲臺守軍頑強抵抗,大部份軍官戰死,砲臺長馮紹甫自殺殉國,殘軍仍負隅頑抗.23日,全營殉國.同日,坂本支隊同時佔領了上、下檔、威遠砲臺,兵鋒直指虎門砲臺.日軍陸海協同,猛攻虎門,在海軍陸戰隊一個營全滅後,郭思演中將下令棄守.25日,日軍佔領三水`佛山,至此,日軍完全控制廣東省.

12集團軍雖敗,但在 蔣介石的指揮下,於粵北休養生息,加強訓練,11月24日,12集團軍全軍出擊,自第五師團手中光復從化,12月9、10二日收復惠陽、寶安、博羅.至此,12集團軍成了廣東日軍最大的夢魘及絆腳石.為了策反余漢謀,日軍將其未隨軍撤離的家眷軟禁、看管.直至日後中共東江縱隊將其救出.