会战到了第四日、第五日，战场重心正式转移至北线皖北战场。
随着南线南昌外围屏障崩塌、东线日军彻底被牵制，北线六安、合肥两大重镇，成为南京日军最后一条陆路增援命脉。只要皖北兵团能够守住双城、稳住阵线，南京就尚有一线外援希望；一旦双城失守、皖北全境溃败，南京将彻底陷入四面无援的绝境。
日军第64师团残部师团长深知此战存亡意义，将全部剩余主力一万两千余名步兵、六千余名伪警备队兵力，分别部署在六安、合肥两座城池，依托城垣工事、铁路枢纽、河道屏障，构建互为犄角的双层死守体系，誓要拖住第五战区二十五万大军，死守二十五日以上，等待战局转机。
第五战区司令刘峙，制定分兵割裂、先取六安、再围合肥的双线作战方案，不急于两城同时强攻，而是逐个击破、稳步收割，避免兵力分散、陷入双线拉锯。
6月4日凌晨五时，北线首战——六安攻坚战正式打响。
六安地处皖北西部，是皖北进入南京的第一道门户，城郊多低矮丘陵、河道沟渠，无险峻天险依托，城垣残破、工事薄弱，相较于合肥，防御能力最弱，是最佳突破口。
第五战区集中八万主力，四面合围六安城。
战前，战区重炮集群先行火力准备，数十门大口径榴弹炮持续轰击六安城墙薄弱段、城门楼、城郊堡垒群。剧烈的爆炸声持续一小时，六安老旧城墙多处崩塌，城楼火力点尽数摧毁，城郊外围工事全线破碎，日军前沿防御彻底瘫痪。
炮火延伸之后，步兵多波次同步冲锋，从东南西北四个方向突进外城街区。
六安驻守日军多为补充新兵与伪警部队，战力孱弱、军心涣散、士气低迷，面对国军绝对兵力、火力碾压，根本无力组织有效抵抗。外城街区防线迅速崩碎，日军守军节节败退，只能依托民居街巷、院墙拐角、阁楼死角，以小队零散偷袭的方式垂死挣扎。
巷战初期，日军利用陌生街巷地形，藏匿二楼窗口、院墙夹层、地窖暗处，打出多波次冷枪偷袭，造成国军数十人伤亡。
前线指挥官迅速调整战术，严格执行逐街封锁、逐院排查、逐屋清剿的巷战铁律。以连为单位封锁整条街巷，以班为单位分片清屋，先投掷手雷、烟雾弹清空室内死角，再突进搜查，不留任何藏匿空间。
白天全域清剿、稳步压缩，夜间严防死守、杜绝反扑。
整整一日血战，国军彻底肃清六安外城所有街区，将残余日军两
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