民国二十年（1931年）五月二十三日，凌晨至下午，营口—本溪战线。
五月二十三日的黎明，是在引擎的轰鸣和炮火的怒吼中到来的。因为其他列强已经关注到了东北，为了远东利益列强已经给军部压力了，尤其是毛熊威胁如果不尽快和谈，他会派远东部队亲自下场，日军倾尽所有，发动了旨在“一举解决满洲问题”的总攻。然而，他们面对的是已经完成战役集结、装备精良、士气如虹的东北抗日联军。一场决定辽南乃至整个东北命运的空前大战，在陆地、天空和海洋上同时爆发，并以日军难以置信的惨败告终。
凌晨四时，日军第2师团残部历经千辛万苦，终于将来自旅顺的终极攻城锤——两门四五式240毫米重榴弹炮 的秘密组件运抵营口前线一处隐蔽阵地，并立即开始紧张组装。整个组装过程需要至少六个小时。日军期盼着这门巨炮在午时发出怒吼，一举摧毁营口坚固的城防工事。
然而，他们的行踪并未逃过天空之眼。天色刚亮，东北抗日联军航空队 的70架战机 已从东塔机场全部升空，扑向营口-盖平空域，执行战场侦察与遮断任务。日军为争夺制空权，也从民国其他地方和朝鲜各地拼凑了30架战机（18架八八式侦察机、12架中岛甲式四型战斗机）前来拦截。双方在营口上空爆发激烈空战。
联军航空队凭借法制德瓦蒂纳d27战斗机的性能优势，在空中格斗中占据上风。空战结果毫无悬念：日军30架战机被全数击落！联军航空队仅损失6架中岛战斗机和2架波泰兹侦察机。更令人发指的是，日军飞行员对跳伞的10名联军飞行员进行了扫射，造成6人牺牲。这一暴行激怒了所有联军飞行员，复仇的火焰在胸中燃烧。
就在空战激烈进行时，旅顺日军海军 在军部强压下，极不情愿地出动，企图挽回颜面。旗舰“天龙号”轻巡洋舰、“常磐号”轻巡洋舰 以及“蒲风号”驱逐舰，抵近营口东台子 岸防炮阵地，与李福振少校的岸防营展开炮战。
同时，日军抽调水兵组成的“特设海军陆战队第1大队”，乘坐小艇，企图在炮火掩护下强行登陆，侧击守军。然而，他们的登陆点早已被东北保卫军第三军省防第1旅 的战士们设下天罗地网。陆战队刚上岸，就遭到预设阵地上轻重机枪 和迫击炮 的密集火力覆盖，死伤惨重。滩头早已布设的地雷 更是让日军寸步难行。日军陆战队仅凭2门十年式70毫米曲射步兵炮 和少量歪把子轻机枪、三年式重机枪 负隅顽抗，但已成瓮中之鳖，覆灭只是时间问题。海军舰艇见登陆无望，且遭到岸防炮猛烈还击，只得在远处游弋，炮击效果甚微。
三、 陆上炼狱：钢铁风暴与血肉之躯
上午八时，日军地面总攻开始。为配合营口主攻，牵制本溪方向联军，日军第20师团 残部8000余人 也在东线嗑下“突击锭”后，向警卫第一师 阵地发起决死冲锋。
营口正面，日军第8、第10师团 的两个野炮兵联队（72门三八式75毫米野炮） 以及联队属的18门四一式75毫米山炮，对联军阵地实施了猛烈炮火准备。炮击过后，服用了“突击锭”的日军步兵，在“万岁”的狂嚎声中，发起了潮水般的冲锋。
然而，他们迎面撞上的是东北抗日联军精心构筑的、前所未有的立体化炮兵火力网：
炮弹如同冰雹般砸入日军密集的冲锋队形中，即便有“突击锭”的兴奋作用，血肉之躯也无法抵挡钢铁的风暴。日军成片倒下，尸横遍野。日军第8、第10师团长在望远镜中看到这地狱般的景象，目瞪口呆，不禁怀疑：“这真的是支那战场吗？这分明是欧洲凡尔登的绞肉机！”
就在日军正面进攻陷入停滞、伤亡惨重之际，联军指挥官下达了总攻命令。
迂回至日军侧后的东北抗日联军骑兵第1师（7000余骑） 和装甲兵大队（36辆雷诺ft-17坦克），如神兵天降，向日军指挥所、炮兵阵地和辎重车队发起了排山倒海般的突击！
日军猝不及防，慌忙组织抵抗，架起三年式37毫米平射炮 企图打坦克。但雷诺ft-17 的37毫米炮和机枪火力更胜一筹，逐一“点名”日军火力点。七千铁骑 则挥舞马刀，手持步骑枪，冲入混乱的日军队伍中，大开杀戒。日军后方瞬间崩溃。
在激烈的战斗中，骑兵第1师第7旅旅长王奇峰根据空中侦察指引，率部直扑日军四五式240毫米重榴弹炮阵地。此时，巨炮刚刚组装完毕，弹药尚未就位，仅有一个大队（800余人） 的第2师团残兵看守。3500名 骑兵如旋风般杀到，经过短暂而激烈的战斗，全歼守军，缴获了这两门完好无损的国之重器！王旅长留下一个团看守巨炮，随即率主力返回主战场。此战，骑兵第7旅仅伤亡86人。
中午时分，空战胜利的联军航空队，怀着为战友复仇的怒火，对地面溃败的日军发起了最后一击。剩余的布雷盖轰炸机 和辽h1轰炸机 向日军头顶倾泻了96枚50公斤航弹 和40枚100公斤重型航弹，战斗机则俯冲扫射，加速了日军的彻底崩溃。
下午十四时许，营口战场枪声渐稀。日军第8、第10师团 主力被全歼，第2师团 残部遭重创。消息传来，正在与岸防炮对射的日舰见大势已去，仓皇撤退。“天龙号”、“常磐号” 轻巡带伤逃窜，“蒲风号” 驱逐舰被岸防炮击中，沉没于辽东湾。滩头的海军陆战队被省防1旅 彻底消灭。
至此，营口—本溪会战 以东北抗日联军的彻底胜利告终。
此战，东北抗日联军在李幼邻总指挥的卓越领导下，首次在正面野战中全歼日军精锐常设师团，取得了自甲午战争以来中国军队对日作战的最辉煌胜利！它彻底粉碎了日军速战速决、占领东北的迷梦，极大地鼓舞了全国抗战士气，迫使国际社会重新审视中国的抗战力量与决心。日军在辽南的精锐损失殆尽，战略主动权已完全掌握在东北抗日联军手中。东北的战局，迎来了根本性的转折。