第397旅剛進入陣地，就碰上日軍步兵第7聯隊主力和第35聯隊一個大隊的猛攻。旅長周翰熙親在一線督戰，所屬兩名團長蔡慎猷、李介立甚至親自進入重機槍陣地直接參戰。他們呈扇形散開，用機槍、步槍向進攻的日軍頑強阻擊。受步槍射距的限制，第397旅甚至主動衝出戰壕發起反擊，讓日軍步兵大感驚訝。經過一個小時的激戰，日軍被迫後撤整理。
在接下來的三天裡，日軍不斷對第133師陣地發起猛攻。第133師也繼續不顧傷亡地頑強抵抗，其中第794團1營所屬一個連，最後戰至僅七人，仍然死守在陣地上。日軍占據炮火優勢，但不擅夜戰，守軍就利用夜間趕築被日軍摧毀的防禦工事，並輸送彈藥和夥食，這使部隊往往只能一天吃一次飯。儘管如此，第133師剩餘官兵的鬥志依然旺盛，師長楊漢域曾打電話問第794團團長李介立：＂你部已經傷亡重大，現在敵人又來進攻，你準備怎麼辦？＂李介立當即堅定地回答：＂請師長放心，只要我沒死，陣地就能固守！如果我陣亡，請師長另派部隊來接替。＂李介立以此誓言，一直打到全團僅剩40餘人為止。
第20軍就是在這種情況下經歷了七天惡戰，直到將完整的防區交由友軍第48軍接替。
淞滬一役，第20軍陣亡3706人，傷7049，失蹤241人，損失大部分兵力。在撤出陣地後，全軍只能縮編為一個戰鬥團。綜觀整個淞滬會戰的參戰部隊，第20軍的裝備絕對屬於墊底部隊之一，但該軍官兵卻以極其旺盛的戰鬥意志去阻擋日軍，這種精神直讓中央軍都為之欽佩。
據聞，軍委會在戰後對參戰的100多個師進行評比時，第20軍所屬第133師名列第11。
武漢會戰爆發後，正在湖南瀏陽、醴陵整訓的第20軍奉命開赴武寧參戰。當時第20軍人員還沒有整補完整，楊森考慮再三，決定派第133師執行參戰任務。
1938年10月，第133師師長楊漢域率領所部趕到武寧。當時友軍第8軍主力正奉命在武寧東北方的羅盤山、棺材山阻擊日軍第27師團。楊漢域根據第8軍軍長李玉堂的命令，以所屬第397旅對占據棺材山的日軍發起進攻。但日軍占據制高點，又得到強大炮兵火力的增援，致使第397旅屢攻不下。
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