就在此时，日军的坦克部队却遇到了麻烦，由于南昌地区连日阴雨绵绵，道路泥泞，许多坦克发动机进水，频频发生故障。不仅整个车队前进速度缓慢，而且有不少单车掉队。为收容掉队的坦克，日军不得不在奉新停留了一天。
     好不容易收容好队伍，修好出故障的坦克，却又发现所携带的油料所剩无几。原来，恶劣的气候使得坦克经常在大转速、高温的情况下行驶，发动机受到很大影响，油料消耗猛增，而保障车队的补给又迟迟不到。万般无奈，石井广吉只好命令将所有坦克油箱中的剩油全部抽出来，集中给战斗力较强的独立第9中队使用，第9中队先行出发，其余坦克等得到补给后再快速跟进。
     这时，赣江以东顾祝同第3战区的增援都队被驻杭州一带的日军第22师团拦住，南昌城内只剩下保安部队。于是，罗卓英急令第32军由修水南岸退守南昌，第102师由高安东调大城地区，扼守南昌至奉新公路，阻止日军坦克部队向南昌进攻。但是，由于日军的层层阻拦，至26日，第32军只有两个团到达南昌，第102师到达大城之前，日军坦克部队已超越大城，掩护日军由此强渡赣江，逼进南昌。
     此时，坦克集群的后续坦克在得到油料补充后也跟了上来，日军的突击力量得到了加强。于是，日军很快就由南昌西南渡过赣江，切断了浙赣铁路。27日，日军集中飞机、炮兵猛轰南昌国民党军阵地和市区，守军阵地相继失守。

     就在南昌处于生死存亡的关键时刻，国民党军一些上层军官却开始动摇，在日军强大的进攻面前纷纷后撤。受他们的影响，部队低落的士气迅速蔓延。正如战后国民党总结的那样：官兵“潜伏不良心理，认为日军欲攻占某地，迟早必为所得，不肯再作坚定之抵抗”。于是，国民党军队于28日放弃南昌，向外突围，南昌遂落入敌手。
     对于南昌的失守，国民党统帅部非常恼火，命令马上组织反攻，重新救复南昌这个战略要地。于是4月22日，国民党又集中了4个集团军共8个军、22个师的部队进行了反攻南昌作战。日军则集中兵力固守南昌及各县城的外围地区和铁路沿线，并组织部分兵力进行出击。激战几日，国民党军队除第74军收复了高安城，第49军收复了牛行车站外，其余攻势均无大的进展。
     连攻南昌不下，使蒋介石盛怒异常，急电：“……限于5月5日以前攻下南昌。”并令第32集团军总司令上官云相亲自到前方督战。但是，即使上官云相亲自督战，也已无力回天。6月8日，日军坦克集群部队掩护第101师团从南昌反击国民党第29军的进攻，并将第29军团包围于南昌与莲塘之间，29军伤亡惨重，军长陈安宝中弹牺牲。剩余部队在参谋长徐志勖的带领下历经苦战，才冲出重围。
     担任反攻南昌的第32集团军不仅没有完成任务，部队还遭到重大损失，并牺牲了一名军长，重庆军事委员会这才被迫于5月9日分别致电赣江西岸的第3战区、东岸第9战区：南昌作战即行停止。战后在总结南昌作战失利的教训时，国民党避开高层消极抗战、指挥失误不谈，只避重就轻地解释为轻装备部队对有坦克集群之敌进攻无异于“以卵击石”。
     日军第11军这次集中使用坦克作战，将以往坦克为步兵战斗开路的做法，改变为给陆军战役开路，同时远程迂回、追击约250公里，实际所起的作用，远远大于单纯掩护步兵战斗所起的作用。
     南昌会战之后，日军更加认识到坦克集群作战的威力，对坦克部队的建设也更加重视。1942年6月以后，又单独编成了第1、第2、第3、第4坦克师团。其中，第1、第2坦克师团配属关东军，第3坦克师团编入在关内的中国派遣军，第4坦克师团驻日本国内。
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