8月29日凌晨4时，孙传方命令集中所有火炮于龙潭以北的江边阵地之上，总共集中日式38式野炮12门、其余野炮6门，克鲁伯山炮4门，共计22门火炮，向着长江南岸的北伐军前沿阵地，实施覆盖式炮击。
北洋军的炮弹大部分落在，东路白崇喜部据守的镇江至龙潭铁路沿线，少部分落在南麓何应亲部防守的东阳镇以北丘陵之上，北伐军前沿阵地战壕多处被轰塌。
炮击持续了整整两个小时，随后孙传方命令部队分三路向前发起了冲锋。
左路由段承泽第9师，上官云相第4师，合计一万两千余人，从龙潭镇以南向何应亲第一军第一师刘智部防守的阵地冲锋，目标为突破东阳镇防线，直插南京东南门户。
中路由李保章的第8师加郑俊言的第10师合计1万余人组成， 从龙潭车站以南向白崇喜东路军的第三师卫立皇部所守阵地发动进攻，目标是击破铁路路线，将北伐军东西分割。
右路由第13师、第14师，合计约八千余人，从黄龙山、青龙山高地向南俯冲，攻击桂系第七军的侧翼，将西路军赶回至栖霞山防线。
孙传方本人于水泥厂亲自督战，他再次向全军发出口号。
“不许任何人后撤，临阵退缩者当场格杀勿论。”
省联军士兵大部分身背大刀，手里端着步枪，在后方督战队的督战之下，奋勇向前。
上午8时，五省联军左路军一万两千余人，推进至刘智第一师防守的大石山，雷台山两座丘陵之下。
随即联军第10师派遣了两个团约三千余人向大石山守军阵地发起了猛冲。守军是第一师第2团，兵力仅仅只有一千余人，但是他们丝毫没有后撤之意。
就当敌军冲近至前沿阵地100米处时，北伐军第2团团长命令部队立刻开火，几挺重机枪喷射着火蛇，北洋军的第一次冲锋被打退，但是丝毫不妨碍北洋军再次袭来。
北洋军第二次冲锋接踵而至，北伐军一时难以招架，上午九时，孙传方带领了10师第1团突破了大石山北侧阵地，随即与第2团展开了激烈的白刃战。
刺刀拼杀、枪托互砸、大刀对砍，喊杀声、金属碰撞声、惨叫声混合在一起，响彻了整个山谷，阵地反复易手五六次，每一次北伐军都能夺回阵地，同时在阵地之上留下一层尸体。
雷台山方向，战况几乎和大石山一致，阵地反复易守，双方部队伤亡惨重，激战至中午11时，大石山、雷台山阵地依然在北伐军手中。
孙传方在后方看在眼里，急在心里，于是他当即将预备队第11师，投入到了正面战场进行战斗，继续向东路白崇喜部施压。
白崇喜在镇江前线指挥部内，通过电话、电台等手段与前线各师保持联系，不断下达命令来调整北伐军的兵力部署。
当日下午两点，白崇喜感觉东路正面北伐军压力突增，他立刻判断为孙军预备队也已全部压上，此时后方应该极为空虚，遂电令正在赶来的第21师陈城部不必进入龙潭正面，而是加速绕至龙潭以东的下蜀街，从侧后突袭孙军，切断其去往江北的通道。
8月29日深夜11时，北伐军三路大军集结完毕，李宗人从南京发来强硬的总攻命令，要求各部长官必须亲临前线进行督战，无论官兵，但凡有畏缩不前者，一律就地正法。
8月30日拂晓4点半，北伐军的炮火率先打到了孙传芳，五省联军的阵地之上，黄龙山、青龙山高地，龙潭车站，水泥厂附近的孙军集结地，均遭到北伐军的炮击。
炮击持续了半小时之后，随即开始向五省联军阵地延伸，8月30日拂晓5时，北伐军西、东、南三路部队，同时向位于龙潭的孙传方五省联军发起了总攻！
西路军由第七军军长夏威进行指挥，目标是夺取乌龙山炮台以及黄龙山高地，由于北伐军炮火很少，山地攻坚只能凭借敢死队硬冲，
从凌晨5点激战至上午8点，
第七军第一师李明锐部终于攻克了乌龙山外围阵地，离乌龙山炮台仅百米距离，此时炮台内的孙传方联军却凭借坚固的工事进行了死守，一时之间，第七军第一师竟没能攻下炮台。
与此同时，第七军第三师士兵正于黄龙山山顶之上，与五省联军士兵展开白刃战，刺刀入骨，发出刺啦刺啦的声音，山顶之上，惨叫声不绝于耳。
与此同时，白崇喜指挥的东路军薛月部，卫立皇部，陈城部都基本达成了作战目标，薛月部推进至龙潭车站以东约两公里处，卫立皇部已经突进水泥厂外围院落，陈城部已经急行军抵达了下属街，形成了对联军的东侧包围。
何应钦指挥的南路军刘智部、涂四宗部，也已顺利攻克龙潭镇外围的全部据点，兵临龙潭镇城下。
8月30日，北伐西路军率先攻克了黄龙山、青龙山，随即立刻在两座高地之上架设起机枪和迫击炮，对着龙潭镇内和长江边的联军阵地进行居高临下的俯射。
高打低，打沙币。
五省联军失去了高地的掩护，部队纵深完全暴露，部队调动和集结过程中均遭到北伐军的火力屠杀。
龙潭车站成为东路军与孙军争夺最激烈的地点，薛月部士兵与孙军士兵在龙潭车站内反复展开白刃战，战至中午12时，车站仍被孙军控制，但是孙军部队已经伤亡过半，而薛月部预备队还没有上场。
8月30日下午1时，白崇喜把镇江前沿指挥部前移至龙潭以东的一个小村庄，进行亲自督战，他发现东路军一时难以拿下五省联军，于是当即命令陈城将第21师从下属街带回至龙潭车站方向。
下午两点，第21师陈城部到达龙潭车站前线，随即配合薛月部再一次向龙潭车站发起了进攻！
陈城本就是炮兵出身，他在观察了车站地形之后，立刻命令部队集中全部的迫击炮，对着车站内的候车室和站台进行猛烈轰击。
守军的指挥部还真就设立在候车室之内，随着几发炮弹的轰炸，联军指挥部被端掉之后，士兵们群龙无首，各自为战，
随着北伐士兵冲入车站之内，龙潭车站大局已定，战至下午3点半，东路军终于占领了龙潭车站，联军守军残部约2000余人不断向长江边溃。