从山岭间逃出来的日军有很大一部分被正在山脚下以逸待劳、守株待兔的第17师机动部队杀死，还有很大一部分则死在了被火潮烟云吞没的山岭里。第123联队在这天的战斗中足足死伤了近三千人，几乎被打残，作为代价，济南守军则死伤了一万四千余人（大部分是民兵，其中很大一部分人是被自家人放火烧死的），另外，济南城南部的十几个山岭的山林都被一发不可收拾的山火烧得精光，大火殃及超过800平方公里的山岭，若不是黄昏时天降雷雨，济南城南部几乎所有山岭都要被大火烧成焦炭，并且火势还会烧进济南城内。
与第123联队同属于第136旅团且在当天激战中也承担主力的第145联队同样遭到极大挫败和损失，该联队从济南城东北部冲杀进城内，靠着疯狗般的劲头和毒气开路，一路杀向济南火车站。济南和徐州一样，都是津浦线上的重镇枢纽，自然而然，济南火车站就是重中之重。根据松浦中将的计划，夺取济南的核心要点就是打通津浦线，就是确保横穿济南城的津浦线铁路恢复畅通，只要达成这一点，哪怕济南城其余地区还在守军控制住，他也算完成任务了。中午十二时，松浦中将给第145联队特地加餐，让该联队集体饱吃一顿，并许诺“只要拿下火车站，攻占济南城后，第145联队可以集体放假两天”，这是黔驴技穷的松浦中将为鼓舞士气而拿出的无奈办法，同时，松浦中将还把师团卫队派到该联队作为“作战指导队”，实际上就是督战队。在自诩攻击力和战斗意志都名列世界前茅的日军里，上级派来“指导队”是非常罕见的特例，也是一种丑闻，暗示该部队“战力软弱”，毋庸置疑，包括联队长市川洋造大佐在内，第145联队上下都把师团长对本联队的“关心”之举视为本联队的奇耻大辱，在理智已经失去得近乎丧心病狂的军官们的逼迫和带动下，该联队日军犹如一群得了狂犬病的疯狗般发狂发疯地攻击。
奉命坚守济南火车站的是国军山东省铁道破坏总队总队长高道先，指挥一千余第17师的老兵和一千余铁道破坏总队的官兵。高道先和官兵们当然知道济南火车站的重要性，所以火车站的争夺战从一开始就进行得异常残酷，立功心切且基于洗刷自己部队“耻辱”的市川大佐上来就展开两个大队的兵力向火车站与守军其它阵地的结合部发动攻击，意图把火车站孤立起来，最后一鼓作气地拿下。恶战中，无论是第17师的老兵还是铁道破坏总队的官兵，都与日军以死相拼，所有被日军占领的阵地都无一例外地是守军集体阵亡后才落入日军手中的。当日军成功达成孤立火车站的目标时，第145联队差不多耗干了三分之一的鲜血，石川大佐在咬牙切齿之下，亲自挥舞军旗发动攻击，双方都杀红了眼，抱着炸药包、抱着成捆的手榴弹向对方人群冲去的自杀性攻击在战场上屡见不鲜。战至下午四时，守军几乎伤亡殆尽，只剩下三百多人，过半是伤兵，日军也死伤近一半，但仍有约三千可战之兵，胜负已见分晓。
在最后时刻，高道先与赵寿山通了电话，赵寿山在电话里又惊又怒：“高总队长！你在干什么？我已经准备一个加强营和三千多民兵去增援你，你却再三推却？这是怎么回事？”
“赵师座...”高道先笑着道，“胜负其实不重要，最大限度地杀伤日军才最重要，对吧？现在，让您派给我的援兵等半小时后对火车站发动攻击，必定斩获封锁。”
“什么意思？”赵寿山大吃一惊，心头感觉不详。
“我可是黄埔军校第九期的毕业生啊！”高道先叹息道，“国难当头，军人不死，谁死？黄埔生不先死，谁先死？不瞒你说，我本打算加入南京军的，但还没有来得及去，南京之战就开始了。好了，不说了，我该上路了。”他挂断电话。
高道先此时坐在火车站的候车大厅内，慢条斯理地抽着烟，而在他身边，大厅的七八个承重柱上都绑着厚厚的炸药包，总重量超过两百公斤，都是缴获来的日本产炸药，引信很短，几乎一点就炸。当大批日军犹如狼群般冲进来时，他们看到一个中国上校军人向他们轻蔑地笑了笑，来不及反应，“轰！”一阵天塌地陷的大爆炸中，整个济南火车站几乎被夷为平地，整栋大楼轰然倒塌，当场炸死炸伤砸死砸伤了四五百名日军，最重要的是，还把带头冲锋的联队长市川大佐也给炸死了，使得日军第145联队一下子群“龙”无首。随后，抵达火车站附近的守军援兵发动排山倒海的攻击，一下子把师老兵疲的第145联队给驱逐出了已