九月二十四日一早，吴淞口炮台阵地外十公里的海面上，黒压压的日本军舰布满了一片海面。不久后日军的二艘战列舰长门号和榛名号首先对吴淞口的炮台阵地发动了炮击，接着几艘重巡也加入了进来。吴淞口的炮台阵地上大口径的重炮炮弹爆炸声不断，火光和硝烟也随之而起。
炮台阵地內韦二喜指挥着三门一五零重炮也开始反击。三门一五零重炮面对着几十门大口径舰炮就显得势单力孤了，就算如此，日军有了出云号被击沉的先例，也不敢无视这几门重炮的还击。因此日军的军舰并不停留于原地，而是边开动边炮击。
有了准备的日军军舰就不太容易被击中了，象战列舰和重巡洋舰这样的大家伙，就是偶然挨上一发重炮炮弹，也无关紧要。炮战进行了一个小时后，日军见炮台上的几门重炮对自已军舰的威胁并不大，胆子也大了起来，不只是战列舰和重巡在攻击，连轻巡和驱逐舰也仗着灵活性，靠近了海岸线进行抵近射击。
日军的行为一下激怒了炮台内的韦二喜。韦二喜命令三门重炮放弃和日军重舰的对射，而是把炮口转向了了靠近的日军轻巡洋舰那珂号。一五零重炮的炮弹虽然给战列舰和重巡洋舰造成的伤害有限，可是对于只有四千多吨的轻巡洋舰还是可以造成比较严重的伤害的。
日军轻巡那珂号，并不知道三门重炮的目标己经换成了自己，虽然那珂号也在不停的移动，可是在它开炮时，总会有一个停顿。炮台内的炮兵抓住了这个短暂的机会，当那珂号停下开炮时，三门重炮也对那轲号射出了反击的炮弹。三发炮弹二发命中了那珂号，一发打在船舷，在船舷甲板上炸出了一个大洞，同时还毁坏了一门十四公分口径单炮。
而另一枚炮弹却象长了眼睛一样射穿了指挥塔上的护甲，在指挥塔内炸了开来。就这发炮弹把那珂号的指挥塔给掀飞了一半，指挥塔内的日军指挥官们死伤惨重。没有人指挥的那珂号在又挨了几轮炮弹后，终因船上的弹药库被引爆而沉没在了大海中。
那珂号的被击沉，让日军靠近海岸的这些小型舰艇紧张了起来，纷纷退回了远处，而几艘大型舰艇更是加快了火炮的发射频率。二个小时后，日军的轰炸机也出动了二十多架，在吴淞口炮台阵地上扔下了重磅航空炸弹。战至下午二时，日军的那珂号轻巡洋舰被击沉，重巡洋舰妙高号和高雄号轻伤。
而吴淞口炮台阵地上离海边二百米内的五座大型炮台和十余座小型炮台全部被催毀，三门一五零重炮连同一个炮连一百四十六名官兵全体殉国，
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