旅顺战役也引起了国内外的高度关注。德国纳粹党的官方报纸《人民观察家报》对此评论道：“在二十八年前的日清战争中，旅顺的清国军队面对日军的进攻时不战而逃，使得日军兵不血刃就攻占了这座‘东亚第一要塞’，志得意满的日军随即在这座美丽的城市里展开了骇人听闻、严重违背人道主义精神和玷污军人荣誉的大屠杀，超过两万名旅顺的中国平民惨死于日军的屠刀下。但眼下的第四次旅顺之战已经证明，拥有强硬领导人（张学良）所领导的中国军队是一支战斗力丝毫不输给日本军队的强大力量，中国东北军的战斗力肯定超过日俄战争期间的俄国军队，并且会让日本人在这个‘故地重游’的战场上付出更惨重的代价。日本人像日清战争士气那样不费吹灰之力就攻占中国的城市并血洗全城的历史已经一去不复返了。”
日本国内著名媒体《朝日新闻》也哀叹道：“开战后的这一星期里，帝国军在满洲的阵亡人数里近一半都是阵亡在了旅顺。旅顺，已经再次成了日本军队的噩梦。”
在日军不计伤亡的疯狂进攻下，东北军官兵们也都彻底杀红了眼，赵海军亲自赶到东鸡冠山防线的核心北部堡垒进行督战和接替阵亡的王翰臣指挥战斗。东鸡冠山北部堡垒全部是用混凝土、鹅卵石、钢筋、砂浆所混合浇筑建造而成，坚固性极强，整个堡垒呈不规则的五角星形状，周长500米，总面积1万平方米。驻守在这里的第508团第2营的八百多名官兵面对着眼下超过一个旅团的日军的疯狂进攻，陷入了殊死的血战。当弹药耗尽且后勤运输队一时间没有运上来的时候，堡垒内的官兵们用石头、砖块、水泥块猛烈砸向顺着死人堆爬上来的日军，被砸倒的日军血流满面、哀鸿遍野，士兵们最后用刺刀与日军展开白刃战。苦战至极，赵海军当机立断，调动自愿协同军队作战的那些旅顺当地的青壮年补充到各个部队里。
带队的军官们对这些青壮年们吼道：“你们忘了旅顺大屠杀了吗？”
青壮年们一起喊道：“没忘！”
“既然没忘，那就要报仇雪恨！报仇雪恨的时候就是现在！杀！”震撼云天的怒吼声中，超过五千名旅顺的青壮年们在沸腾的爱国热血中舍生忘死地填上前线部队的战斗岗位，稳住了摇摇欲坠的战线，给予了日军凶猛的杀伤。
日月无光的血战一直持续到了中午时分，赵海军在指挥部内接到来自南线方面军总指挥部的电报，第102师师长、南线方面军副参谋长董英斌少将告诉赵海军，少帅获悉旅顺血战后下令晋升他为陆军少将，正式擢升为第102师副师长，同时被任命为旅顺要塞防御司令（由于师部电台掌握在赵海军手里，因此他打死姜全我的事情并不被外界知道）。赵海军回复道：我不要什么狗屁少将！不要什么狗屁副师长！不要什么狗屁防御司令！我要飞机！飞机增援！
董英斌看到赵海军的回电后，既啼笑皆非，又深感重大，因此向东北军总司令部请求东北空军能出动飞机增援旅顺。
尽管眼下出动飞机有些困难，但急于将功补过的冯庸还是答应了。东北空军的随后出动了四架轰炸机，在八架战斗机的护航下，从沈阳飞向天津，然后在天津的野战机场加油装弹，避开了日军的舰队和辽东半岛战场，于下午两点多由西向东地抵达旅顺。当机群出现在旅顺战场上空时，地面日军误以为是日军飞机，纷纷摇动太阳旗高呼万岁，不料空中机群在盘旋几圈后却对着日军阵地猛烈扫射开火并投掷炸弹，惊慌失措的日军顿时抱头鼠窜、狼奔豕突。第102师的官兵们发现，空中战机的机翼上喷涂的不是这几天一直司空见惯的日军太阳旗标志，而是东北空军的飞翼白日军徽。己方空军的出现让参战中的东北军官兵激动得欢呼雀跃，士气得到空前高涨。投掷完炸弹的东北空军机群低空掠过东北军防线，所有战机都轻晃机翼，飞行员们在驾驶舱里一起对地面敬礼，向在下方浴血奋战的陆军官兵们致敬。机群最后缓缓地离开旅顺，飞到天津，加油装弹后返回沈阳。
东北空军出现在旅顺战场上空，不但激励了第102师官兵们的士气，也取得了一个重大的战果。日军第12师团师团长大谷一男中将当时正在战场上督战，当东北空军机群来袭时，大谷中将也以为是己方的飞机，因此没有躲避。俯冲攻击的东北空军飞机用航空机枪猛烈扫射地面日军，被击伤者包括来不及跑的大谷中将。大谷中将被一发大口径的航空机枪子弹击中腹部，当场肠子横飞、死于非命。大谷中将死的地方非常具有讽刺性，因为就在距离他毙命不到十米的地方，竖着一座小型的长方形锥状的青色花岗岩石碑，碑身上用日语雕刻着“俄国少将康特拉琴科被大日本帝国军击毙之地”。日俄战争时期，旅顺的俄军陆军防御司令康特拉琴科就是阵亡在了这里，日本人特地在这里修这么一个“纪念碑”自然是为了炫耀武功。而眼下，大谷中将则倒在了这个日本军队炫耀武功的地方。旅顺的东北军也不客气，在战事结束后直接在日本人立的这块纪念碑的反面又用汉语雕刻上“日本第12师团师团长大谷一男中将被东北军击毙之地”。眼下，日军的进攻也随着大谷中将的毙命而再次以惨败而结束。
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