前文己经讲到过，余汉谋担心日军进攻广东，屡次请求蒋介石不要调走广东驻军。但蒋却宽慰余汉谋：一年内广东无恙。
在这种思想指导下，余汉谋的第十二集团军疏于防范。
广州地处于西江、北江、东江三江汇合的位置，是华南沿海地区最大的城市，同时也是中国利用香港输入外援物资的一条主要通道。
为了切断中国华南地区的外援通道，早在1937年12月底，日军大本营陆军部就提出了“在广东大亚湾登陆”的设想，但因遭到日军海军的反对而中止。
1938年7月，日军大本营确定在武汉作战的同时，又进行广州作战。
9月7日，日军大本营御前会议正式作出了“攻占广州”的决定，与此同时，下令编组日军第二十一军，让其担任攻占广州的作战任务。
日军第二十一军由台湾军司令官古庄干郎中将担任司令官，下辖第5师团、第18师团、第104师团和第四飞行团等部，并以日本海军第五舰队配合第二十一军进攻广州附近要地，彻底切断中国通往国外的主要补给线。
10月上旬，日军第5师团、第18师团和第104师团在澎湖列岛的马公集结完毕，随时准备听命出动。
那么，国民政府为什么没有重点防御广州呢？
全国抗日战争爆发后，国民政府军事委员会在广东省设立了第四战区，由何应钦兼任第四战区司令长官，但他们却始终都没有把广州作为重点防御的地区。
由于广州与香港邻近，当时的国民党军事委员会一厢情愿地把国家的命运托付给了英国。
他们认为：如果日军向广州发起了进攻，就必将损害到英国在香港的利益，英国一定会出面干涉制止日军的行为。
为此，蒋介石作出了一个判断：日军不会贸然进攻广州。
基于对战略形势的错误判断，广州始终未被国民政府当作重点防御的地区。
不仅如此，驻守在第四战区范围内的广东、广西的兵力也被抽调了一大批到华中地区参与作战，导致华南地区的兵力变得极为薄弱。
在武汉会战打响之前，蒋介石为了加强对国民党战时陪都武汉的防守，还专门从广东抽调了4个主力师的兵力。
1938年9月7日，就在日军大本营御前会议决定进攻广州的当天，时任广东省政府主席吴铁城就向蒋介石发送电报：
“日军在武汉会战期间，拟同时进犯华南。”
可惜的是，吴铁城的这一汇报并没有引起蒋介石的重视。
10月8日，根据英国军方情报机关提供的消息，吴铁城再次给蒋介石发送急电：
“日军可能会在10月11日前后，大举进犯广州。”
但是这一次，蒋介石仍旧是不以为然，始终不相信日军会进攻广州，认为这只是日军的宣传战。
蒋介石不仅没有下达加强广州防务的任何命令，反而命令驻守在广东的最高军事长官余汉谋再抽调1个师的兵力增援武汉，并对他说：
“只要武汉能守，则粤（广东）必无虑。”
余汉谋在接到了蒋介石下达的调兵的指令后，还没有来得及派兵北上，日军就发动了进攻广州的作战。
早在几天前的10月4日，日军第二十一军就已经下达了进攻广州的作战部署：
（日军）第18师团从大亚湾西北角岩前港、澳头港一带登陆，迅速北进攻占淡水，行进至惠州附近东江一线准备渡江。
（日军）第104师团从大亚湾东岸的玻璃厂地区登陆，迅速沿平海至惠州公路占领稔山，并向平潭集结。
（日军）第9旅团从大亚湾东北角的盐灶背地区登陆，迅速北进攻占东江南岸的横沥镇渡口，从东边迂回策应第18师团、第104师团进攻惠州，以及渡过东江。
让余汉谋完全没有料到的是，日军会从大亚湾登陆，而自己的判断则是“日军会从虎门打过来”，他按照自己的判断把原先驻防在惠州的第六十三军调往虎门一带，以此来加强虎门的防御。
虎门是中国南大门的海防要塞，也是水路进出广州的必经之路，素有“金锁铜关”之称和南海长城之誉。
从历史上来看，凡是从海上沿珠江水道进犯广州，就必须先攻占虎门。
日军为何不打虎门，而先打大亚湾？
日军之所以首先从大亚湾下手，显然是受了淞沪会战登陆金山卫的启发。
日军和中国军队在上海打得胶着的时候，为了打破僵局，日军派出军队绕到上海西南侧的杭州湾，在金山卫进行登陆。国民党军队担心自己的后路被断，很快就放弃了上海。
而这一次，日军打算故伎重施，对广州进行迂回包抄，后来的事实证明，这一招也果然收到了奇效。
大亚湾是中国南海的重要海湾，位于广州侧翼，有公路通往广州，日军占领大亚湾后，可以利用公路的便利，输送优势兵力进攻广州。
一旦广州得手，再从背后进攻虎门，可以轻松避开虎门强大的炮火，从而将其攻破。
而余汉谋之所以如此坚信日军会将虎门作为进攻重点，其中的缘由还要从一年前说起。
1937年8月，淞沪会战全面打响之后，为了切断中国军队的外援渠道，日本海军先后两次对虎门发起进攻，国民政府海军部次长陈策主动请缨，亲自前往虎门进行督战。
在陈策的指挥下，中国海军和虎门的守军与日军浴血奋战，利用海岸炮火的巨大威力，两次挫败了日军的作战企图，成功守住了虎门，但陈策也在对外战斗中身负重伤，失去了一条腿。
有过之前在虎门之战的两次胜利，让余汉谋走向了一个极端，过度迷信海军和虎门。
但是他却忽视了之前的两次虎门作战，日军派出的仅仅是海军一支中型舰队，而这次是重兵压境的海、陆、空三军协同作战。
战场上的局势发生了变化，而余汉谋的作战思想却没有随之改变。
1938年10月9日，日军第二十一军在海军第五舰队的配合下，从马公起航，两天后抵达了大亚湾。
当时守备在大亚湾滩头阵地的中国军队仅仅只有一个新编成的特务营，他们对日军的行动始终没有丝毫的察觉。
10月12日凌晨，日军的先头部队在数十艘军舰和一百余架飞机的掩护下，在大亚湾实施强行登陆。
面对突如其来的日军，惊慌失措的中国守军一触即溃，只好仓惶撤退。
10月13日，日军第18师团在大亚湾顺利登陆，一路长驱直入，如过无人之境。在占领淡水后，于10月14日迅速推进至惠州附近。
而日军第104师团在大亚湾东岸登陆后，连续攻陷平海、稔山、吉隆，随后又进抵惠阳南侧地区，作为后续梯队，在第18师团的后边逐步向前推进。
与此同时，时任日本首相兼外相的近卫文麿在东京会见了各国的大使，向他们宣布日本在中国华南地区的战事正式打响，并要求其他各国禁止向中国提供任何援助。
看着形势日益严峻的广州，蒋介石一下子清醒了过来，他紧急从武汉战场抽调出在九江以南的第64军和第66军支援广州。
但是，毕竟远水解不了近渴，蒋介石派出的身在千里之外的国民党援军根本无法阻止日军的推进速度。
面对来势汹汹的日军，余汉谋果断命令第151师坚守惠阳，第153师主力和独立第20旅占领横岗一带阵地，掩护广九路。
另外，余汉谋还调集了驻守在潮汕、海丰以及陆丰防务的第157师赶赴横沥，来策应惠阳方面的作战。
10月14日夜晚，日军冒着大雨向惠阳城发起攻击，国民党第151师依托着城防工事进行顽强抵抗。
战斗激战至15日拂晓，由于双方兵力和火力上的巨大悬殊，第151师被迫撤出惠阳，之后惠州也落入了日军的手中。
日军占领惠阳、惠州后，立即渡过东江，沿着广惠公路向广州方向急进。
身在广州的余汉谋得知惠阳和惠州失守，紧急召开了一次军事会议，会议上决定：
“集中兵力，在广州近郊的增城设置一道临时防线，与日军展开决战。”
其实，余汉谋已经做好了放弃广州的准备，如果按照预定计划在广州和增城之间作战，最起码可以阻挡日军三至五天的时间，这也就为撤出广州争取到了一些时间。
10月18日，日军行进至增城东南的福田，与中国军队第153师459旅展开了激烈的正面交火，第459旅旅长钟芳峻率领部队奋勇作战。
但在日军强大炮兵的猛烈轰击和空中飞机的狂轰乱炸，以及日军骑兵的两翼包抄下，钟芳峻的第459旅几乎伤亡殆尽，再加上负责侧翼的友邻部队早已溃散，不得已下令撤出战斗。
10月20日，日军占领了增城，并继续沿着增广公路两侧向广州快速行进。
广（州）增（城）之战是整个广州战役中，交战双方伤亡人数最多的一次战役，日本防卫厅的《中国事变中国作战史》中记载：
“日军伤亡1923名。”
而中国军方的记载：
“中国官兵阵亡2954名，负伤5645名，失踪2643名。”
日军从1937年8月31日第一次空袭广州起，对广州进行了长达14个月的狂轰滥炸，参与空袭的日军飞机共有近百批九百多架次，共炸死无辜的居民六千多人，炸伤近八千人，毁坏房屋四千多间，毁坏船只近百艘，此时的广州城也已经是毁坏严重。
10月20日夜里，余汉谋得知了增城已经失守，为了保存实力，与广东省政府主席吴铁城、广州市市长曾养甫一起，带着党政机关向粤北撤退。
10月21日，广州落入了日军的手里。
余汉谋作为一个广东省的地方军阀，为了保存实力而放弃广州，引起了国内外各界人士强烈的反响，国民党驻美大使胡适在发给蒋介石的电报中说道：
“广州不战而陷，国外感想甚恶。”
在当时的广州民间还流传着这样一句话：
“余汉无谋，吴铁失城，曾养无谱。”
由于日军在第一阶段的作战出乎意料的顺利，日本台湾军司令官古庄干郎作出决定：
“第5师团于珠江口提前登陆。”
10月22日凌晨，日军第5师团在海军第5舰队的保驾护航下，从大亚湾出发，绕过香港，进至珠江口。
在空中飞机和海上舰炮的火力掩护下，日军登上西岸大角岛，但遭到了驻守在大角炮台守军的顽强抵抗。
日军再次出动了一百余架飞机，配合舰队炮火，对大角炮台连续进行了一昼夜的轰击，驻守在大角炮台的中国海军陆战队的一个加强营的近五百名战士全部壮烈殉国。
随着虎门要塞司令郭思演的一声“撤退”命令的下达，虎门要塞也陷入了日军之手。
至此，为时两个星期的广州作战宣告结束，而此时，蒋介石派来增援的第64军、第66军还没有到达。
广州的失守，其根本原因是蒋介石及国民政府军事委员会在战略判断上的失误，导致了防守力量的薄弱和分散。
而身为广东省最高军事长官的余汉谋在兵力部署上的主观研判和作战中的错乱指挥，也有着不可推卸的责任。
广州作战是在武汉会战期间进行的，中国守军几乎没有组织起有力地抵抗，日军仅用9天的时间就轻而易举地攻陷了广州，达到了策应武汉会战的目的。