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但是，堅固的防線總是在最薄弱的地方被攻破。
此日早晨3時，擔任日軍左翼隊的第一師團留一個聯隊守營口，其餘三個聯隊自大房身出發，於黑營台以西遼河下遊渡河向田莊台西南進逼，以斷清軍後路。6時，前衛西寬二郎率步兵第二旅團渡過遼河，向田莊台前進。
8時，第二旅團進至距田莊台二公裏，炮兵列陣於田莊台以西，向田莊台西南炮擊。
完了。駐守田莊台西南的正是營口逃回的蔣希夷等十營！
不能不說，老將軍宋慶還是對這幫“長跑運動員”實在是太信任了，加上他判斷有誤，把主要防禦方向定在南麵，戰鬥打響後又被敵人吸引到了東麵，西南麵出現了漏洞。
大同軍這幫人一向很不經打，抗擊不到半小時便紛紛向西北撤退。
日軍跟進，繞到田莊台以西，逼近通往雙台子的大道，截斷了清軍北退之路。
清軍更加混亂，或沿遼河南逃，或冒彈雨奪路北走。在日軍追擊下，蔣希夷等營傷亡甚眾。
宋慶正在田莊台東北指揮，發現了戰場形勢的變化，“登高瞭見倭已趨重西南，急調宋得勝飛馳接應。”[ 《幫辦軍務四川提督宋慶來電》，《清光緒朝中日交涉史料》]
但在此時，遼河正麵清軍防禦又被突破。
日軍第三師團炮兵集中火力，用上榴霰彈，摧毀了遼河西岸清軍的防禦工事，步兵乘機越過小堤發起衝鋒，飛速擁上西岸。
位於正麵陣地的清軍擋不住日軍的強大攻勢，立腳不住，“且戰且退，槍炮如雨，彼此傷亡無數”。
宋慶“見事急，躬親馳回督戰。所乘之馬亦中炮斃，易馬督戰，軍皆思奮。無如賊已據險，抵敵不住。”新毅後軍前營營官副將唐宗遠、後營營官藍翎千總何占魁“奮勇督戰，中炮陣亡”。
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日軍左翼的第一師團渡過遼河，迅速攻入市街。從左翼抽調前來增援的宋得勝未及衝入市街內，敵人已經合圍而來，隻得將退向市街的清軍救出。
馬玉崑仍督軍與日軍第五師團鏖戰。但自宋得勝抽走後，馬軍“獨立難支，當令一並撤退”。
上午10時。日軍三路兵馬，從三麵全部突入了市街。
此時，仍有相當數量的清軍來不及撤退，便退入民房防守。野津道貫鑒於牛莊巷戰的教訓，“下令將可疑的房屋全部燒毀，鎮內到處起火，黑煙籠罩了整個市街”。
戰鬥雖已結束，但大火還在燃燒。而且“越燒越大，火舌迅速向四麵卷去，燒了整整一夜。到10日早晨，這座數千戶居民的繁華市鎮終於變成了一片焦土”。
日軍燒得徹底，連停在河裏過冬、明顯沒有清軍隱蔽的幾百艘民船，都一起燒了個精光。
田莊台的居民和未撤退的清軍，大都葬身於火海之中。
日軍采用“燒光”政策，使清軍受到較大的損傷。野津道貫的行為，在國內受到了很多批評。日本的某些評論寫道；“此火掃蕩了遼河對岸，清除了敵軍據點，對我軍可謂有利。然而，不計其數的糧食、軍器等戰利品，卻都被烈火所吞沒，多麼可惜！”[ 《日清戰爭實記》]這還未提，如果那些這個商業重鎮的商戶沒被燒掉，而是拿回來的話，那是一筆多大的收獲。
看來，此後日軍在侵華戰爭中實行的先殺光、搶光再燒光的“三光”政策，是吸取了這次的經驗教訓的。
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田莊台失陷，宋慶率軍退至雙台子，後又退向石山站。
日軍基本上達到了戰役的目標，改善了遼東戰場的不利局麵。
遼東戰場清軍雖不至於全線崩潰，但一定程度上，作戰更加困難，尤其是在兵力和物資的運輸上。
“自田莊台沿遼河而東，自鞍山站而西，皆為倭據。遼陽、錦州聲援梗阻，必出石山站繞奉天會城，崎嶇始達。”就是說，自錦州到遼陽的平坦大道斷絕，須經西部的山區小道轉運，那就更加費事了。
費事也不可能是完全隔絕啊，看地圖也知道，無非是繞個遠嘛，有弊必有利，山區更有利於防守，廣闊天地大有作為。但這次戰役對朝廷和清軍的精神打擊更大。朝中悲觀者認為，仗已經打不下去了。“於是遼陽鬥絕，根本動搖，海陸交乘，畿疆危遇，而議款益亟已！”[ 姚錫光《東方兵事紀略》]
最失敗的，也是日本收獲最大的，是經此一敗，朝廷乞和的心情更加迫切了。
此後不久，李鴻章終於無可奈何，踏上了東渡日本求和的屈辱之路。