日军攻占富金山后，立即西进商城。商城地势低洼，无坚固工事，无险可守，我军第四十二军所部奉命于16日放弃商城。日军以为商城布有重兵，先是火炮狂轰、飞机滥炸，后从东门冲入城内，占领全城。
日军占领商城稍事休整后，即转兵南下，跨越大别山，向鄂东北麻城进击，直逼武汉。是时，我军已在商城与麻城之间的沙窝、小界岭、新店一线布有重兵，准备迎敌。
沙窝、小畀岭、新店一线地形险要，山林茂密，是扼制山脚下贯通豫鄂两省的商(城)麻(城)公路的咽喉。商城弃守后，我军已在这里布置有第三十、第七十一、第四十二、第七十七军防守。
9月20日，日军第16师团筱原支队开始向沙窝两侧高地攻击，我军第三十、第七十一军所部利用险要地形和茂密山林阻击日军，日军进展艰难。27日，日军第16师团主力自商城南下，与筱原支队会合，经过一番准备后，于10月6日起，集中重炮、山炮50余门轰击我军阵地。但由于连日风雨，炮兵射击受到妨碍，步兵斜面登山也至为艰难，因而直至10月9日，日军无大进展，双方处于胶着状态。
在日军第16师团受阻于沙窝之际，日军第13师团进攻新店阵地得手。9月29日，日军第13师团主力自商城南下，直抵新店阵地。10月3日、7日，日军两度猛攻新店各阵地，均被我军第四十二军击退。8日，日军先以20余门火炮轰击，继以集团式冲锋，阵地被全部摧毁，我守军弟兄伤亡殆尽，日军占领新店。
由于新店失守，沙窝阵地失去东面保护。10月15日，日军第16师团利用天气转晴总攻沙窝，我守军继续顽强抵抗，战斗异常白热化。20日，鬼子占领沙窝四周高地。这时，日军第3、第10师团已攻占信阳，沙窝阵地的战略作用随之失去。于是，沙窝阵地的中国守军逐次南撤。24日，日军第16、第13师团相继越过大别山，进入麻城地区，直抵武汉东北面。
就在我军与日军第13师团激战富金山时，鬼子第10师团即占领了与富金山隔河相望的叶家集。随后，向固始推进，9月5日进抵固始城郊，因我军第五十九军所派骑兵旅尚未到达，守备固始之第七十一军第一八一旅兵力单薄，鬼子于6日占领固始。随即猛扑潢川，以取信阳。