当晚，日军以大部队休息，以1000人为一队，调集了5000足轻，背负土袋趁着夜色轮番摸到明军阵地前，一边填壕，一边用土袋垒起防炮掩体，明军人少不敢出战，只在沟旁点了数十支火把，借着火光映照猛烈地射击，日军则用铁炮还击。这一夜虽然弹如雨下，可进攻者还是冒死上前填壕，到了天明时分，以伤亡五六十人的代价，终于将南门外的壕堑填平了一段。
16日早晨，天刚蒙蒙亮，日本铁炮足轻呈散兵队列冲到壕堑前面，躲在一个个土包后面，呐喊着施放铁炮。上千人开始轮番向前冲锋，明军只要一开火，就伏在地上，然后再跳起来往前冲，从辰时到巳时，发动了十几次进攻。因为队形疏散，明军大炮不便轰击，这样第一线石墙后的明军压力更大，平均每名鸟铳兵只剩20发铅弹，箭矢也将射尽，当再次打退日军进攻后，一线守军纷纷放下鸟铳，阴沉着脸操起长刀藤牌，做好了近身肉搏的准备。
杨元虽然意识到了对手试图以车轮战的方式拖垮自己，但一时却无良策应对。午时刚过，只见从10里外的敌军大营里又冲出两千士兵，吹着海螺，呐喊着扑向南原城东、西两门，人数虽众，散漫开来时却无队列，明军试放一炮，只轰倒了三两名敌军，便不再放炮，只以鸟铳遥击，来袭日军堀壕相避，多竖大旗战鼓，与南门遥相呼应，使得明军无法从其他城门调兵去参战。
“杨将军，让我率马队出去杀一阵吧，若任由倭人筑垒前行，城外阵地早晚守不住。”蒋表跑上城楼道。
“也好，把倭人杀退了，咱们再把壕沟挖开，加固防线。”杨元皱着眉头点了点头。蒋表领命下了城。不一时，南门大开，数百骑兵深盔重铠，挽着护盾手持长枪冲杀出来，城上城下联军士兵齐声大喊，以壮声势，瞬息间铁骑越过三道壕堑，从被填平的地方急驰出去，冲入敌阵中。日军见明军出城，从隐蔽处纷纷现身，舞动着兵器应战。
“杀！”蒋表举枪挑翻一人，几名日本足轻忙挺长矛直刺，他拨开来枪，想要回刺，当不得马快，刷的从敌人身边冲了过去，也不回头，只是向前猛突，骑兵们紧随其后，铁蹄翻飞间，数十敌军被斩杀倒地。
这时前方和侧方火光连闪，随着声声闷响，明军骑兵纷纷落马，却是中了如雨般射来的铁炮子弹，明军骑兵找不到敌人大集群可以冲击，立即四散开，见人就杀，日军步兵则依托土包掩体，用铁炮和弓箭还击，更有长矛手不顾命地冲上去猛刺战马，守壕步军见状发一声喊，跃出石墙，挺刀矛支援骑兵。
近身肉搏，双方互有短长，明军长杆枪和朴刀胜过日军的细杆扁头长矛，而日军的倭刀锋利，人莫可挡。
手持倭刀的日本武士部队称为野太刀队，专为配合足轻长矛手而设，阳光下寒光闪闪，挥刃见血。两军舍生忘死的混战，明军骑兵打马盘旋，见哪里敌人抵抗顽强，便冲到哪里纵骑狂突，日军铁炮足轻则躲在冷僻处，专寻骑兵开火，双方走马灯似地往来追逐厮杀，都说人命珍贵，可在残酷的战场上，人们却互相杀戮着，像蝼蚁一样不断死去。
小西行长得哨骑报告，登上本阵箭楼，借助千里镜观望战局，藤堂正高道：“前方搏正急，请小西公准我带500骑兵前去助战！”
小西行长默然不语，过了半晌，放下千里镜冷冷道：“你过得去么？只怕没突到一半，就会被明军大炮歼灭！”
“可是……”藤堂正高正要再说，小西行长一摆手止住他道：“无妨，我军在南门外有1000余众，战事紧急时，攻打东、西两门的部队自会过去相帮，3000多人足可以抵挡一阵。敌军人少，我倒要看看，他们能顶得住几次这样的野战！”见他如此说，藤堂正高虽然心中焦急，却不敢再出言请战。
这时宇喜多秀家也来了，小西行长和他讲了自己的意图，宇喜多秀家更不在乎士兵生命，连声道：“这样最好，咱们五六万人马，还怕和明军野战么。”小西行长笑道：“中纳言大人所言正合我意，等厮杀一会儿，我再派藤堂殿领两千步军前去交战，藤堂殿，冲锋时可要把队伍散开，这样可以最大限度地避免被炮火重创。”
“是！”藤堂正高兴奋地答应着，下去集合部队。
这时南原城下战况更烈，双方各有数百人死伤，仍然鏖战不止。蒋表连杀4人，自己也负了两处伤，一处是被铁炮打在背部，有铁甲挡着，还不算太重，另一处是大腿中箭，日军弓箭射程近，但是和明军弓箭相比，箭簇要重得多，近距离的杀伤力很大。
他只顾杀敌，好半天才感觉腿上疼痛难忍，低头一看，创处竟有酒杯大小，鲜血顺着箭杆横流，赶紧拨马冲出战团，将长枪挂在得胜钩上，撕了一块战袍包裹好伤口，这时十几个敌人步兵飞快地围过来，蒋表顾不得再看伤势，提枪迎战，奋力刺死一人。
忽然座下马一声咴鸣，被长矛刺中卧倒，蒋表被甩下来，打了个滚跪在地上，抡枪“夜战八方式”搪开敌枪，然后一瘸一拐地站起身子，一名带着青铜面具，披着重铠的日本武士越众而出，双手举刀劈落，刀枪相碰，“呛”的一声，倭刀竟将长枪削成两截，蒋表大惊之下抛了断枪，拔腰刀续战。
明代在平定东南沿海倭乱后，借鉴倭刀的优点，军队中的腰刀样式也经过了改进。因为是戚继光将军首倡，所以又称做戚家刀，二者相差并不太多，但是和倭刀中的上库刀和中库刀（一品和二品倭刀）相比，锋利程度还是有区别的。两人挥刀对战，连搏数招，蒋表这口刀被砍得缺刃数处。
正危急时，数名明军骑兵策马过来接应，趁那武士稍一分神，蒋表伏下身子狠狠一刀斩在敌人腿上，缺了刃的刀犹如一把钢锯，随着痛嚎声，那名武士右腿被砍得肉翻筋断，栽倒在地，随即被冲过来的战马一下子踩爆了头颅。
四溅的鲜血迸了蒋表满脸，他拿手在脸上一抹，用舌头舔着嘴角，横刀四望，防备敌人偷袭，三四十名骑兵奔过来将日军步兵杀退，方时辉换了马，只觉腿痛难忍，再也不能支持，在几名骑兵护卫下撤回城内。
这时候藤堂正高率两千人呈散兵队形冲了过来，围攻东西两门的队伍也纷纷赶来助战，杨元在城头上指军鸟铳手和虎蹲炮手猛烈开火，虽然不断有敌人倒地，但更多的敌人还是赶到了南门加入战团。杨元惟恐士卒损伤太多，下令鸣锣收兵，明军步骑且战且退，撤到石墙防线里，日军还待追击，被城上鸟铳集中火力猛射，数十人打死在壕堑边，其余的人忙退了下去。
这一仗双方杀伤相当，各损失了一百多名士兵，但对于守军来说，压力更显得沉重一些。在日军铁炮火力袭击下，明军无法抢出去修复被填平的壕堑，只得在这一段石墙后加强了兵力，并调了一门虎蹲炮助防。
见战火止歇，城内埋锅造饭，刚把炊饼拿在手里，还没等吃，忽听得螺号声大作，日军又呐喊着开始了进攻，虽然只有1000多人，但声势亦是惊人；守军忙放下干粮，端起弓箭鸟铳迎击，日军死伤一二十人后退下，稍停一会儿，又鸣螺做冲锋状，反复数次，到日落时分，喧闹声才渐渐稀了，只是偶而响起几声冷枪。
明军士兵疲惫不堪，把武器放在身边，默默地吃着凉透了的炊饼，边吃边探头向外瞄着，观察敌军动静。这时两百名日军扛着军粮从本阵中向城下跑去。
“原来你们也得吃饭啊，还以为是妖怪呢，先吃点炮子儿吧！”杨元放下千里镜，恨恨地一挥手，明军炮手摇动威远重炮，双炮齐发，炸翻五六人，余者不管不顾，分散开来，哈着腰依旧向前猛跑。随着距离临近，明军虎蹲炮、佛郎机轻炮、鸟铳接连发射，从日军本阵到城下阵地这一段近十里的路程，伏尸数十具，剩下的人好歹奔到城下，躲在了土包后，再设法将饭团小心地传递给附近的士卒。
明军士兵笑骂着，在城头和石墙后用鸟铳射击敢跑过去取粮食的敌军，一直到天傍黑了，围城的日军才吃上饭。杨元心中忧虑，暗忖虽然方才这一轮火器发射，大挫倭人气焰，可是实际杀伤却不多，我军弹药有限，以后不可再这样轻易施放了。
他心里想着，下了城楼去探望受伤的将士，一大群伤者呻吟着躺在几间厢房里，虽然开着窗，可稍近前去，仍然血污气扑鼻，杨元一间间屋子走过去，安慰着大伙，并嘱咐郎中好生看顾，见蒋表驻着木棍坐在台阶前休息，走过去赞道：“老方，这一仗可辛苦你了，杀伤倭贼甚多，大长我军志气呀！”
“这算不了什么，我的伤也并不重，只是……”蒋表看了一眼杨元，脸露为难之色，但咬了咬牙还是说道，“杨帅，虽然咱们决心死战到底，可是没有援军来救，这样硬撑下去也不是办法啊！”
杨元一怔，面露愠色：“怎么，你也怕了么？”
“杨将军，你看我像是怕死的人吗？怕死俺也不会主动请缨，出城杀敌了！”蒋表涨红着脸要站起身来。杨元忙按住他肩膀，道：“我不是那个意思，你误会我了。”
见蒋表不语，杨元叹息一声，道：“我也知道孤城难守，可南原城是全罗道门户，南原失守，全州亦不保啊！难道当初杨镐大人命咱们守南原，不就是为了抵御倭寇入侵吗？现在大战方起，如果我擅自撤兵怕是不妥吧。”
“杨镐大人？他很懂兵法吗？咱们先头部队9000人，居然给分驻三地，每处只两三千人，而且从王京到南原数百里，没有后续部队在其中往来支援，这到底是打着攻的主意还是守的主意呢？这样分散兵力，无论攻守都有问题，麻提督只知坐守王京，对此布置却不提出异议，这分明是陷我等于险境么。”
杨元听罢脸色阴沉，默默不语。其实他的心中也很为难，守是守不住的，突围又没接到命令，南原被困已经两天了，援军能不能到来，何时能到来，自己心中都没有把握，但是这一切又不能和别人说。自己是一城主将，大敌当前，岂能自露怯意。真是让人愁啊！
这时郎中喊蒋表进屋换药，杨元独自走到街上，心中郁闷，真想大醉一场，忘了这一切，不再烦忧。
夜幕降临，在小西行长亲自指挥下，日军猛将西山久内和藤堂正高各率3000人马，摸黑杀奔南原城，另有一队士兵背负土袋或就地挖土，在进攻路线上堆起掩体，城头上明军瞭望哨发现日军大举来袭，连忙鸣铳示警。士兵们紧张地伏在掩体后，等待敌人接近。
杨元从早到晚没有休息，这时刚在城头角楼里打了个盹，闻警霍然起身，走到城边手扶箭垛向下望去，只见月色下，无数矛尖闪着碜人的寒光，数千黑影像涌动的暗潮，不发一声席卷而来。
“开炮，打！”杨元厉声喝道，随着一声令下，东南北三门重炮齐发，巨大的火焰照亮了进攻队形，紧接着虎蹲炮也加入进去，弹丸像雨点一样落在敌群中，前面的人倒下了，后面的仍然向前猛扑。
“鸟铳开火！”轰的一排长焰从石墙后喷吐出去，冲锋的日军又倒下数十人，与此同时，日军铁炮也开火还击，虽然列不成阵势，但离得近了，此起彼伏的射击仍给守军造成了不小的伤亡。
趁此机会，大批日军冲到壕堑边，将手里的土袋掷下去，眼瞅着壕堑将平，明军火铳手把三眼铳、四眼铳伸出墙外，依次点燃火绳，连珠般的射击把填壕的人群打得血肉横飞，虎蹲炮也在零距离上开火，等硝烟散去，壕堑边已经没有站着的人了。可是第一道壕堑也被土袋和尸体塞满。
藤堂正原嘴里衔着钢刀，匍匐前进，看明军火力一弱，发一声喊，跳起来率部再次冲锋。踩着同伴的尸体，数百名敢死队像旋风一样冲过来，藤堂正原挥刀劈死一名正在装弹的明军鸟铳手，一个虎扑跃进了石墙里面！
足轻步兵纷纷跟着往里跳，明军火铳手不及装弹，将三眼铳挥起来当做铁锤使，狠狠砸去，紧接着300长枪手、300藤牌刀手让过后退的鸟铳兵快步上前接战，和跳入石墙内的对手展开肉搏，杨元在城头上急得青筋暴额，指挥大炮轰击敌军后续部队，但是黑暗中取不好准头，也不知战果如何。
藤堂正高抡刀猛砍，仗着他武艺高强，倭刀锋利，一口气连劈三人，大队人马不断涌入防线内。黑暗中刀光剑影，怒骂声、惨叫声不绝于耳，直混战了半个时辰，不知输赢。杨元先后调了近千名士兵前去支援，仍无法将日军逐出去，眼见这样不是办法，只好下令后退。
明军士兵一边死战，一边交替后撤，藤堂正高杀得性起，紧追不舍。西山久内则率3000军攻击北门，分散守军兵力。一时间城上城下火枪对射，壕里壕外刀剑互搏，又恶斗了近一个时辰，更多的后续日军穿过炮火封锁，加入围攻。
“断栈桥！”杨元咬牙大吼一声，在强敌紧逼下，尚有100多明军未及撤至第二道壕堑，但形势过于危急，随时都可能被进攻者冲杀过来，杨元这一声喊，实在是迫不得已，喊声中有一半是狂怒，一半是痛惜。听主将下令，数十名士兵挥刀猛砍栈桥！
前面正奋力死战的士兵顿时大乱，惊喊声响成一片，转身欲逃过桥去，刚过了数十人，只见轰隆一声响，桥被斩断，连桥上30多人一并坠入深堑，被阻断在对面的明军止不住脚，又有十几人挤跌堑中，被竹枪扎得腹烂肠穿，惨不忍睹！
剩余的明军前无后路，后有敌兵，挤在断堑边狂叫着，扔了刀剑，有的往壕堑里跳，想趟过去回到自己一方阵营，可是壕堑布置得实在严密，无数竹枪中间布满了铁蒺藜，人一下去，连放脚的地方都没有，简直和自杀一样。
真可谓兵败如山倒，100多士兵如果鼓勇格斗，就算没有外援，怎么也能再坚持小半个时辰。可这时没了斗志，不过一杯热茶功夫，就被日军斩杀干净，有那受伤的被擒住，被日本武士用长矛活活穿了，插在地下。旁边再点上火把照明，向城头示威。濒死者的惨叫在夜空里久久回荡，听得人肝胆俱裂。
城上的明军士兵流着泪，怒吼着向聚集在城下的敌群开枪射击，第二道壕堑后的守军也拼命地放枪，日军顿作鸟兽散，躲到暗影里去，不断跳跃着、欢呼着，鼓掌相庆，并且往俘虏身上射箭，听着他们的叫声取乐。
藤堂正高攻下第一道防线后，把壕堑填平。随即率军撤走，在北门激战的西山久内部也撤了下去，6000生力军从本阵中杀出，替换下他们继续攻城。这正是小西行长的毒计，数万日军分为数队，以“车悬阵法”轮流上前进攻，要凭着兵力优势，一举拿下南原城！