5月27日，五十一师攻克三义寨外围的最后一道防线。各部抓紧时间进行战地侦察，准备拿下三义寨。

不料第二天情况起了变化，从罗王寨等围寨逃出的日军全都钻进了三义寨，寨内日军实力大增。与此同时，中国军队的大批援军也陆续赶到，对三义寨实施了三面包围。

五十一师作为进攻的主力之一，被分成两股，其中纪鸿儒的三〇二团担纲正面攻坚，张灵甫的三〇五团负责配合助攻。当三〇二团前进至三义寨门前日军的警戒阵地时，战斗就已经变得相当激烈，在日军的顽强抵抗下，部队寸步难进。

像这样胶着在寨门边缘，以日军火力之炽烈，就有被消灭的可能。因此纪鸿儒和官兵们不顾危险，冒着炮火往寨内猛冲。他们曾一度冲入寨中，但在遭到日军反击后，又被打了出来。

两团整理队伍后，再度发起猛攻。纪鸿儒身先士卒地冲在最前面，不幸身负重伤，当场阵亡。

当天晚上，王耀武复制打毛姑寨时的夜袭战术，派李天霞率领突击队，趁天黑攀上寨墙后攻入了寨内。可惜没有后续部队入内接应，突击队只得从原路撤出。

5月29日，攻势仍没有取得任何进展。一方面是由于缺乏阵地攻坚的足够武器和火力；另一方面，中国军队尽管数量多，但像七十四军这样的精锐主力欠缺，相当一部分都是南京保卫战之后匆匆组编起来的新军，不少士兵甚至是新抓来的壮丁，一听到日军的大炮声就往后跑，军官们光收容整理部队就要忙得满头大汗。

当时除三义寨外，日军还占有曲兴寨。中国第一线部队离寨不过一百米，远的也不过两三百米。前线指挥官给上面打电话，说只要再增加一部分兵力，是可以把曲兴寨夺过来的。

上司在电话听了只有苦笑：“你的建议好是好，可我哪有部队给你呢？其余部队都被日军的几颗炮弹给吓跑了，溃不成军，全师只有我们这一