与此同时科左中旗的日伪军也遭到机械化步兵4师一旅的围攻，在经过3个小时的攻击之后，城内的四千余伪军战场起义，围攻城内的日军，机械化4师很快就攻占了科左中旗。
一天之内连下两城，这让通辽城内的本多政材中将颇感震惊，立即给第三军司令部发报，请求援兵立即增援通辽，不然的话第八师团将会成为关东军被支那军队全歼的第二个步兵师团。
原本第三军司令部刚刚在进驻双辽城，还没有增援通辽的打算，主要是因为双辽城虽然重要，但是因为守军将领见识短浅，并没有事先对城防设施进行修缮，这给第三军司令部造成了不小的麻烦，一旦支那军队突破通辽的防线，将会长驱直入，直到过了公主岭才会有完备的工事群。
按照第三军司令部的想法，是希望第八师团能够依托通辽的城防工事坚守半个月以上，他们也好利用这段时间对双辽城的城防工事进行维修处理。没想到陈锋所部的进攻竟然会如此的犀利，短短不到一天的时间就把奈曼和科左中旗占领，守军损失一万七千余人，现在通辽地区就只剩下不到两万八千守军了，形势十分危急。
无奈之下，第三军司令部只好命令第71师团、第1师团、第77师团、第69混成旅团、山炮兵第9、11旅团，野战重炮第19旅团、战车第12旅一级4个伪军步兵师2个骑兵师组成的庞大集群向西开进，深入通辽地区拯救第八师团。
也幸亏日军第三军司令斋藤大将刚刚被任命为第一方面军司令官，不然的话第八师团还真不一定什么时候才能等到援兵。
日军这次派出的3个师团5个旅团以及6个伪军师合计11万人，另外还有一个航空军配合作战，这是关东军成立以来派出的最大的军事集团，即便是几年前苏日两国在诺门坎对战的时候，日军也没有派出如此庞大的战术集群。
日军兵分两路，由双辽出发，互为犄角杀向通辽，浩浩荡荡气势恢宏，再加上天空中不是飞过的战机，颇为壮观。
接到日军第一方面军主力西进增援第八师团，第八战区机动兵团司令部一片欢呼声，李斌立即命令各部队除了开鲁和通辽城外留守两个步兵旅以外，其余部队立即向通辽到双辽之间的广大区域集结，他要在这个地方与日军展开决战。
10月5日早晨六点，整编十八师向兵团指挥部发报，说他们已经抵达门达镇，距离日军前锋部队不足100公里的距离了。
李斌命令第18师立即就地强占战略要地，同时修筑防御工事，等待主力部队的到达。在随后的五个小时里，整编17师、整编19师、炮兵3师、炮兵7旅、8旅、兵团警卫旅、后勤保障旅、等部队先后抵达战场，在通辽和双辽之间建起了一道长20公里，纵深120公里的防御带。
与此同时，李斌命令机械化步兵4师以及兵团装甲4旅在科左中旗的协代苏木集结，等候兵团部的命令。
日军西进兵团也得知第八战区的机动兵团在通辽到双辽布好阵势等待他们的到来，负责前沿指挥的横山勇中将接到消息后迅速作出决定，主力继续向达门镇前沿开进，同时却抽调所部最精锐的第一师团配以一个战旅团绕道前往通辽。