之后，遂于３０日下令，命该旅团暂不执行原来的命令，将该旅团调至龙游附近作为军预备队，“以防备北方的第２６军和号称精锐的南方的第７４军的侧击”。
日军攻占上饶后，认为第三战区主力部队已遭沉重打击，且大部收缩于浙、赣、闽边境地区，于是决定立即进攻丽水。６月１５日，第１３军命令小江旅团：“６月１６日从龙游附近出发，完成１３军作战命甲第８９号规定之任务。”同时密示该旅团“攻克丽水后准备进攻温州”。
当时负责防守温州、丽水等浙东南地区的为第２５集团军的暂９军。由于浙赣路方面战事紧张，暂９军指挥的５个师（第８８军２个师临时归其指挥）中有３个师（新３０师、暂３４师、暂３５师）部署于武义以西、浙赣路南侧的银坛、灵山镇、寺安岭地域；１个师（暂３２师）部署于武义东北、浙赣路南侧的倍磊街附近，仅有暂３３师分守温州、云和等地。整个浙东南地区只有浙江保安纵队３个团分散守备各城镇要点。守备丽水的是保安第３团的部队。
日军小江旅团根据空中侦察的情况，决定避开有中国军队防守的、经缙云至丽水的公路，由武义附近进入南方山地，从小路进袭丽水。
６月２２日，日军小江旅团从武义以两个纵队分由苦竹、桐琴市循山区小路南进。主力右纵队在岭下场击退保安第４团一部抵抗后，当日进至安凤附近的溪下村。２３日因北路险阻，须以工兵开路，故全天２０小时仅前进６公里。当晚在太平汛与由丽水北上迎击的保安第３团１个大队遭遇。稍一接触，该大队即退回丽水。日军留１个大队于太平汛，主力于２４日傍晚进至丽水，保安第３团退守瓯江南岸，小江旅团右纵队占领了丽水。
日军左纵队由桐琴市南下，在麻田击退保安第４团１个连的抵抗后，于当晚进至马源以南的一个山村，发现有大批鸡、鸭、猪、油等物资，误以桐油炸鸡肉，食后全队中毒，上吐下泻，完全丧失了行动能力。３６小时之后方与旅团恢复联系，在留置于太平汛大队的接应下，于２５日到达丽水。
在日军小江旅团开始从武义南进时，第２５集团军曾令暂９军以暂３２师从倍磊街向永康及桐琴市急进，以丽水保安第３团派１个大队北上，南北夹击日军。但保安大队一触即溃，而暂３２师直至日军已占领丽水后还未追上日军。
日军小江旅团攻占丽水后，根据第１３军的密令，立即着手准备进攻温州。７月２日，第１３军下达了进攻温州的命令。其主要内容有：“７月上旬由丽水开始行动，一举攻占温州附近”，“在海军进攻瑞安时，应以部分兵力与之配合。攻占温州附近后，摧毁秘密运输线及英、美潜艇辅助设施，没收或销毁军用物资，完成任务后立即返回，在丽水附近集结。作战期间为３周左右。第１飞行团以部分兵力配合小江旅团作战”。“在丽水出发时，将１个步兵大队和１个山炮中队骨干留在丽水附近，由第７０师团长指挥。第７０师团长以３个步兵大队固守丽水附近，以１个步兵大队固守永康附近，以保证小江旅团的后方安全，并接替小江旅团破坏丽水机场的任务”。７月７日，小江旅团开始行动，以主力（右纵队）沿丽水、温州公路（瓯江北岸公路），一部兵力（步兵第２２６联队，左纵队）沿丽水至梅溪的道路向温州前进。由于沿途没有有力的部队防守，仅赖地方自卫队阻击，所以日军进展极为顺利。暂９军急令位于大港头的新３０师派出１个团驰援锦水，企图稳定局势、争取时间、部署军队。新３０师第９０团以急行军东进，８日上午进至莲花山，但此时日军右纵队早已到达海口市，仅将其掩护分队击退。第９０团遂在莲花山停止警戒。此时，日军左纵队已连续击退沿途阻击的地方部队，通过了海溪、大门口。当日晚，左纵队到达良川，右纵队到达船寮市，并以一部兵力从海口市南渡，进至城门。
７月９日，日军左右两纵队分别经小源、石溪于当日下午进至青田。青田守军暂３３师第３团寡不敌众，被迫撤至瓯江南岸，青田为日军占领。日军进入青田后，复以一部兵力渡过瓯江，占领了石郭。守军第３团连夜退向仁庄村，原在油竹村的暂３３师指挥所亦迅速转移至泽雅。温州、瑞安、乐清地区仅有暂３３师的第１团防守。
当日夜，日军两纵队合为一路继续沿江东进。１０日夜，在林福以东渡至瓯江南岸，再分两路向温州前进。与此同时，日海军陆战队一部乘坐汽艇，在飞机掩护下企图在瑞安东南的东山村强行登陆，被守军暂３３师第１团的部队击退。
７月１１日，小江旅团的两个纵队分别进至白塔地、郭溪附近，遭到暂３３师第１团第２营的阻击。此时日海军陆战队１００余人亦在瓯江口以南的寺前街一带强行登陆，击退防守的第２营部队之一部，向温州急进。防守温州城的仅有暂３３师师部及第１团（欠第１、第２营），兵力薄弱，寡不敌众，于当日下午向瞿溪以西山地转移，温州遂为日军占领。
７月１２日，位于飞龙江口附近海面上的日本海军部队遭到陆上火力的袭击，向小江旅团求援。小江旅团派出一部兵力组成瑞安支队向瑞安进攻。该支队在白象市击溃暂３３师第１团第１营的伏击，继续前进，于１３日晨进至瑞安，又击退当地自卫大队，于下午占领瑞安。
日军于７月９日夜自青田向温州进攻时在青田留有小部兵力掩护后方，俟日军占领温州后该部撤出温州。转移至仁庄村的暂３３师第３团于１４日返回青田，切断了温州与丽水间日军的联系。
小江旅团从丽水向温州进攻时，第７０师团按照第１３军的命令，将奈良支队派至丽水接防。奈良支队是从“华北方面军”第４１师团（驻德州）抽调部队组成的，以步兵第２３７联队联队长奈良正彦任支队长，所属部队有第２３７联队２个步兵大队和第２３８联队１个步兵大队、１个炮兵大队、１个工兵中队。该支队于７月８日到达丽水。小江旅团留置的１个步兵大队和１个炮兵中队亦归其指挥。
日军攻占温州后，暂３３师立即反攻瑞安，并不断袭扰温州。７月２１日，新３０师及暂３２师协同保安第３、第４团进攻丽水外围的碧湖镇，对丽水已产生威胁。７月２３日，第８８军从敌后经壶镇、缙云转至赤石附近，与防守松阳、遂昌地区的暂９军会合，已对丽水、龙游构成严重威胁。７月２５日，第１３军令其刚刚集结于龙游的原田旅团（配属独立第８８大队）及丽水的奈良支队分由龙游、丽水对进，合击松阳地区的中国军队，尔后固守该地，“以保障其主力侧后方的安全”。
原田混成旅团是由驻徐州的第１７师团中抽调部队组成的，以第１７步兵团团长原田次郎为旅团长，所属部队有步兵第５３、第５４、第８１联队各１个大队，野炮兵１个大队和工兵１个中队。按第１３军的规定，自７月３１日起，奈良支队归该旅团指挥。
７月２９日凌晨，原田旅团由龙游出发，经溪口市以西的灵山市南进，３０日在北界击退暂３４师阻击部队后于８月１日进至遂昌以北，却遭到守军暂３４师约1个团兵力的坚强阻击。激战数小时，日军突破阵地，占领遂昌。当日其主力进至金岸市。
８月２日，日军继续南进。守军暂９军令暂３５师在石龟山、大徐村等地进行阻击。日军一再受阻，主力多次展开进攻，方于傍晚到达松阳西北５公里处的坛口附近。同日凌晨，奈良支队从丽水出发西进，守军暂３２、暂３３师及保安第３、第４团沿途予以堵击、侧击和追击，战斗相当激烈。当日傍晚，该支队进至碧湖镇以西约６公里处的裕溪镇。
第三战区第２５集团军于８月２日下达命令，命保安第４团从松阳南进，迎击裕溪的日军；命保安第２、第５团尾随追击，令第８８军的新２１师从赤石推进至松阳东南的石仓源，准备侧击。接着又命令暂３４师回师攻击遂昌。
８月３日拂晓，日军原田旅团及奈良支队分由坛口及裕溪向松阳进攻。１０时许，守军已全部南撤，日军占领松阳。与此同时，暂３４师亦重据遂昌，暂３５师仍坚守松阳以西的源口，松阳战斗至此结束。
８月１５日，小江旅团放弃温州，转至丽水集结。奈良支队于１７日返回丽水。８月２７日，丽水、松阳两地日军分别撤至武义、永康集结。浙东南地区又全部为第２５集团军收复。
（七） 日军撤退时的追击战斗
日军发动此次会战的战略企图本来是“歼灭浙江省方面的敌军，摧毁其抗战企图，同时攻占其主要飞行基地，以粉碎来自该方面的英、美、中航空势力轰炸帝国本土之意图”，所以最初规定至７月中旬撤军。但在会战进行期间，日军参谋次长田边盛武至杭州通知第１３军：“在这次作战中，中央最期待的物资是萤石（冶金助熔剂）和铁路器材”；至占领上饶之后，日本大本营又给第１３军增加了“破坏并没收敌方军事设施和军需资源，以削弱敌方物资的抗战能力”的任务。〔２１〕为了掠夺和运走铁路器材及各种物资，因而又决定延期，将主力撤退的时间定为８月中旬。
７月２８日，日本大本营指示“中国派遣军”：“击溃浙江之敌，摧毁衢县、玉山、丽水等地敌主要空军基地，确信足以粉碎敌军利用上述机场轰炸我本土之企图。据此应于８月中旬末分别恢复原有态势。但敌军势力若在浙赣沿线有所抬头，如修复衢州机场等，我军务需不失时机地予以扼制。为此我军必须保持有利态势，事关重大，故金华附近仍需固守。”同日，大本营下达了结束浙江作战并固守金华的命令。第１３军遵照大本营和“中国派遣军”总司令部的命令和指示，于８月１２日下达撤退命令。其要点如下：〔２２〕
一、 军主力于８月X日开始返还，随时保持反击态势，一举在衢县附近集结兵力。
二、 第２２师团、第１５师团于８月X日２１时分别从广信、广丰开始返还，同时并进，于X后５日在衢县附近集结。
三、 河野旅团固守石门市附近，直到８月X日，以利于第１５师团返还。然后与第１５师团同时并进，于X后５日在衢县南方地区集结。
四、 第３２师团于８月X日日落后从玉山附近开始返还，先行于第２２师团，X后５日在衢县北方地区集结。
五、 小江旅团于８月１５日从温州附近开始返还，逐步到丽水附近集结。
六、 原田旅团仍然固守松阳附近地区。
８月１６日，第１３军命令，规定X日为８月的１９日。
第１３军各部按照军的意图进行撤退准备。为掩蔽撤退，各师团首先在周围地区进行了反击作战。
由于日军实施反击，中国军事委员会及第三战区尚未发觉日军主力即将回撤的企图。为保存实力，蒋介石于８月中