湖口地当鄱阳湖通连长江处，系九江门户，如为日军占领，则其舰艇可直入鄱阳湖活动，威胁南浔路守军侧翼和第三战区后方。因而在马当、彭泽失守后，第九战区迅速调整部署，加强湖口的防御力量：命第43军军长郭汝栋为湖口守备区指挥官，归第34军团军团长王东原指挥。同时令王东原指挥第77师、第16师等部向娘娘庙、彭泽日军反击。第43军的第26师接替第77师湖口防务后，王东原即率第77师及第16师向娘娘庙进击。
7月1日，第77师前卫第460团于7时进至堂山，与由马当乘舰溯江西进、刚由娘娘庙西侧登陆的波田支队一部遭遇，经战斗后退守杨家山。日军跟踪追击，并令其配属之野战毒气第13中队(欠1个小队)向守军施放毒气，守军官兵100余人中毒。激战至暮，团长负伤，余部200余人退至流斯桥。7月2日，王东原指挥第77师主力和第16师向流斯桥以东地区进击，企图攻取彭泽，并从侧后攻击已进至流斯桥以东的日军。当日下午，第77师攻占陈家桥，第16师攻占龙山、双峄山，在进攻中曾予当面之敌——波田支队第2联队一部以重创，但自身亦死伤营长蒋立夫等700余人。此时，日军第106师团的第111旅团已在第21水雷队护卫下在马当登陆。
7月3日，第77师向宁家垅、廖家坡一带日军猛攻，击毙日军中岛大尉以下100余人，自身死伤团长陈乳奇以下400余人。第16师方面，由于日军第106师团的增援，没有进展。同日，日军波田支队集中兵力，在海军第11战队和第2联合航空队、第3航空战队和第15航空队掩护下攻占守军第26师龙潭山阵地，于当晚迫近至距湖口仅3公里处。第26师退守湖口城，形势严峻。军事委员会急令第26师师长刘雨卿死守湖口；令罗卓英速以第34军团王东原部并指挥第11师向湖口方面日军侧背攻击前进；又令第43军军长郭汝栋率主力进入湖口，指挥死守。
7月4日，日波田支队在飞机、舰艇支援下猛攻湖口。第26师与进攻要塞的日军反复争夺，伤亡甚重，仅团长即伤亡2名，但部队仍坚守梅兰口阵地。日军波田支队再次施放大量毒气，守军中毒者甚多，致阵地被日军突破，仅余百余人守炮台、300余人守湖口城外阵地，而第77师及第16师被日军第106师团牵制在流斯桥以东地区，无法增援。湖口遂于当日20时许被日军波田支队占领。王东原部即在湖口、彭泽东南太平关等一带高地占领阵地，右与第18军联系，继续抗击日军。
在7月1日至4日湖口战斗期间，中国空军共出动56架次支援地面守军作战。日海军第11战队的“三高速”号炮舰触雷沉没，“雁”号炮舰被炸伤，另有3艘汽艇被击沉。
4. 马当、湖口失陷的原因
守卫沿江要塞的广大官兵，绝大多数在战斗中都英勇奋战，在陆、海、空部队协同之下给日军以重创。但由于指挥重叠、协同不力，特别是有的高级指挥官敌情观念不强，畏敌怯战，或图保存实力，以致马当、湖口要塞迅速失陷。江防总司令刘兴在《马当、湖口两要塞相继失陷之实情》的报告中陈述的原因基本上符合实际。刘兴呈报的原文为：〔7〕
马当失陷原因：
(1) 该区指挥官李韫珩，到防后举办抗日学校，调集所辖各部队官长三分之二入校受训，对于实际战备，过于疏忽。
(2) 香山及马当要塞外廓之要点，早经筑有据点式的工事，并令派有力部队固守，乃该指挥官不加注意，致被轻易夺去而深入我要塞区。
(3) 敌占香山，本部已得报告，比转饬该指挥官，犹云并无此事，太不沉着，妄报不好消息。嗣确证香山失守，渠又云恢复香山并非难事。宥未马当失守，渠亦不自承，经反复责询，至次辰渠始承认。
(4) 当敌攻藏山矶时，该指挥官不将部队向马当增援，反将指挥部由马当移至马路口，经劝止不听。当令派兵1团归王司令指挥，固守要塞，亦未照办。
(5) 敌由香山迫至藏山矶，曾令该指挥官以在黄栗树之一旅向香山增援，以马路口之一旅向马当要塞夹击敌人；同时，深恐该指挥以为该区已划归罗总司令指挥，不听命令指导，请林主任蔚转报委座，并请径电该指挥官，亦未遵行。
(6) 马当要塞守备部队总计不过5营，且系混合编成，分子复杂，战斗力甚形薄弱，自敬辰起激战两昼夜，求免藏山矶阵线动摇，王司令一面将后方有枪士兵尽调前方，一面派李指挥官增援，而李终未应援。迄敌由娘娘庙登陆，一面迫近炮台，一面将藏山矶后路截断，致全被包围。
(7) 曾在望江53师李旅之一部，宥辰已撤回彭泽，径电李指挥官，即令该部驰援马当，并由王司令派汽车迎接。该部终未移动。
(8) 167师驻湖口之一旅，原限两日赶到马当，增厚兵力。该部7天始到：行动迟缓。
(9) 薛师武器，曾经德顾问检查，机枪迫炮全系废铁，步枪堪用者不及半数。
湖口失陷原因：
(1) 要塞直属守备部队甫经核准，正陆续组织，力量太弱。
(2) 守湖口野战部队原为77师，以彭泽失陷，该师奉令恢复，驻军彭泽；另由驻浔、湖间之26师推进至湖口，不意敌陷彭泽后，复以汽艇绕至上游登陆，致彭泽未克，而湖口已告紧张。26师正当半渡，其先头已与敌接触矣。
(3) 湖口危急时，奉命增援之77师、16师为敌牵制，迄未到达；且王东原与26师始终未取得联络。
(4) 配属湖口总台长指挥之长江要塞守备总队，湖口紧张时竟声言奉要塞守备司令谢刚哲电令，开往安全地点休息整理，致影响其他部队咸感不安。
(5) 湖口正面太宽，职曾申请以有力部队驻守。26师完全新兵，武器又劣，重机枪全无，轻机枪仅及半数，不能胜此重任，而终无其他部队。故开战三昼夜，湖口即告失陷。
(6) 湖口、马当两区要塞炮台，对江面设置，对野战军作战完全不能支援。
(7) 敌施放毒气，我部队毫无防毒设备及经验，致有惶惧失措，影响战斗。
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