12月下旬，日军认为马占山的残军已经不足为患，遂转移兵力再攻锦州。这次进攻锦州，日军兵分两路，由第二十师团，第三十九混成旅团组成北路军，从奉天经新立屯、大虎山攻锦，由第二师团组成南路军，从营口经田庄台、大洼、盘山攻锦，两路会师地点为沟帮子，此后共同攻击锦州以北中国军队最后防线大凌河。此时张学良由于12月15日蒋介石下野，对继任的孙科等人缺乏信心，已经着意放弃锦州，因此作战并不积极，在第一线的部队只有第十九旅和骑兵第三旅一部，其余均为训练，装备均不足的义勇军。
只是前方一线将士对张的想法并不了解，因此在日军进攻前期，受到的抵抗依然颇为激烈。
2－１２日军进攻锦州时使用的装甲列车全貌
12月23日，双方装甲列车在田庄台再次爆发战斗。
这一天，东北军刘汉山指挥的装甲列车巡视沟营线到达田庄台南魏家沟时，发现日前被义勇军破坏的铁道处，日军一辆装甲列车正在督促工人进行修路。发现中国装甲列车，日军装甲列车当即发炮攻击。中国方面不甘示弱，随即还击，战斗打响。
此战，依然体现出中日装甲列车设计上的优劣。日军装甲列车这次没有挂轻炮车，由于火炮安装角度的原因，只来得及发射两炮就无法对准目标，而中国装甲列车已经还击八发。但是，这次日军没有撤退，而是使用了新的战术——在双方装甲列车相互炮击的时候，其跟进的步兵迅速抢占阵地，放列火炮对中国装甲列车开始射击。
这一意料不到的战术动作，使东北军颇为吃惊，因此迅速脱离战场，日军乘机攻占田庄台。
张学良在24日至马占山的电报中详述了这一战斗：
漾（23日电头代码）午后1时，我甲车巡查沟营路线，至田庄台南魏家沟铁路破坏处附近，适有日甲车一列，计装甲车一辆，载炮，拦门刃挖有枪眼之铁棚车二辆，载日兵五十余名，进至该处，保护工人百余名修复铁路。见我甲车开至，当即发炮二响。我甲车为自卫计，还击八响。2时许，日方于甲车之后，增步兵四百余名，附炮七门，另以骑兵百余攻我左翼，步兵多名，攻我右翼。我军竭力抵御，激战移时至40分，我驻守田庄台镇之步兵不支北退。日步、骑、炮兵四、五百名携大炮十余门，速将该镇占据，我甲车仍在车站坚持中。
败退下来的刘汉山检查一番，却发现日军的步兵炮对装甲列车没有造成什么损伤，全车运转正常。于是，不甘心的东北军官兵在田庄台北扬旗外以装甲列车为中心集中起来占领阵地，向锦州催促援军，伺机收复这一辽西军事要点。
第二天，日军发现中国装甲列车依然在车站附近，当即调动炮兵进行攻击。由于日军训练精良，炮火十分猛烈，连续发炮七十余，东北军装甲列车即中弹十余发。刘汉山见势不妙，连忙开车，一直退到田庄台北8里处才停下来检查伤势。
结果是……这十余发步兵炮的炮弹，并不能穿透装甲，只是给装甲列车搔了搔痒痒，一点儿像样的损伤都没有！
刘汉山车长看到日军的“新战术”对自己没什么效果，顿时胆气大振，当即下令打回去，反攻田庄台！
由此可见，当时东北军下层官兵，并不是对日军非常畏惧，例如这个指挥装甲列车的刘汉山，虽然一退再退，骨子里倒是条汉子，一旦有机会并不是不敢打。刘汉山锦州失陷后不满不抵抗政策投了义勇军，继续在关外和日军作战，下落不明。
24日午后3点30分，东北军装甲列车反攻田庄台，集中炮火向日军阵地猛烈开火。
这是九一八事变后东北军正规军极少数的几次主动进攻之一。
五
中国铁甲列车偕第十九旅六五五团一部反攻田庄台的战斗，中方记录一度使日军撤离田庄台车站，而日军虽然并无这方面的纪录，《朝日新闻》却在报道中有趣地出现了两次攻占田庄台车站的新闻。试想，如果没有失守，怎么会第二次攻占呢？总不会是日军在练双手互搏。
这一战日军装甲列车没有参战。根据《辽宁省文史资料》第30辑记载，日军步兵在上午与东北军铁甲列车的炮战中，曾将车站南端铁道炸断数节。如此一来，在车站以南的日军装甲列车自然无法进入车站支援步兵了，可说作茧自缚。
但是中国军队这次反攻的成果几乎瞬间就丢失殆尽，因为日军为东北军装甲列车准备的克星终于出现。
关东军进攻锦州的正式命令，是在24日正午下达的，其中命令第4条是“军飞行队应于进攻开始后以主力协同第二师团作战”，这支飞行队，包括独立飞行第八中队、第九中队24日已经到达沈阳，归军飞行队长指挥，已经做好了配合第二师团从营口进攻的准备，也标示了日军这次的主攻方向在南不在北。
从军事角度看，石原莞尔制订的这个一南一北，虚实结合，前后呼应的作战计划（《我军为反攻锦州向大凌河畔进军的要点》和《进攻锦州附近敌阵地的内定计划》）颇为出色。具有讽刺意味的是，这个出色的作战计划真正使俏眉眼作给瞎子看，完全没有发挥作用。在整个第二次锦州防御作战中，在前线与日军作战的东北军，从京奉线到沟营线几百里正面上，除了铁甲列车部队以外，只有一个汤玉麟部的孙德荃独立第十九旅，其他部队的番号除了“转进”的时候根本找不到。由此，东北军放弃锦州的作战方略已经呼之欲出了。
被遗忘的东北军铁甲列车部队（9）
其实，在反攻田庄台的战斗中，铁甲列车上的官兵已经注意到有一架日军飞机参战，但因为认为日机是侦察机，东北军并未在意。
4时30分，日军飞机数架对中国装甲列车突然发动攻击。这次的攻击，因为从意想不到的方向出现令东北军官兵猝不及防——张学良致马占山等电报中纪录“4时半，日军掷炸弹五六枚，一弹中我机车。我甲车遂再退二里，日方复将车站占据”。
这一战东北军装甲列车带伤撤退，官兵们发现坚盔厚甲的战车在空中打击面前原来不堪一击。但日军也没有扩大战果，估计是第一次用飞机打装甲列车，也有些作实验的意味。
败退下来的东北军沿铁路撤退，在盘山与日军对峙。这时，义勇军项青山部反攻营口，迫使日军第二师团回援，使南线战况稍微缓解。
2－１３东北的“胡子”
项青山出身绿林，报号“忠义”，骁勇善战。根据孙辉宇先生的《新市街见闻》记载，他这次反攻打得有声有色，战斗到激烈的时候，营口的日军兵力不够，连警察马队都出动了。战后日军还特意请来了“本愿寺”的和尚与高级军警官员七八十人，在营口“大衙门”后院给被打死的日本警察念经开吊。
当时锦州人有顺口溜赞颂项青山：“青山老北风（萨注：老北风指的是另一个参加义勇军的绿林好汉张海天），成心把日坑，活捉凌司令（萨注：指汉奸凌青印），枪崩日本兵……”项青山后率部入关，张学良曾赠送他一块镶有自己照片的怀表，并将其所部改编为一个旅，项任旅长。
可惜这样一员猛将，后来的结局却是窝囊得不能再窝囊。入关后不久，在一次部队乘火车调动时，项旅的列车出发以后，项违反铁路安全规定，站在车门口的踏板上，一手抓着车厢侧面的扶手，身体倾出车外向后眺望（目的不明）。不料路边突然出现一块标牌，列车高速行驶中项与这块标牌相撞当即身亡。
从他的这个死法，可以推断项活着时候肯定是个桀骜不驯的人物。
但是，东北军并没有利用这个机会加强前线防御，而是坐等敌军来攻。这期间唯一积极向日军反攻的东北军将领，是处境极为艰难的马占山。为了掩护南线，马占山26日以苑崇谷、吴松林、程志远三个多为新兵的骑兵旅突袭齐克铁路，并电请张学良下令反攻。同一天，南京国民党执监委召开紧急大会讨论锦州问题，广东一派力主东北军统统出关反攻，蒋、张亲自带兵去东北，华北交给阎锡山管理；南京一派认为这是借刀杀人，有人乘机收渔翁之利坚决反对。双方吵成一团，最终除了电令张学良坚决抵抗外没有其他结果。
28日，整顿完毕的日军第二师团再次出击，正午12时进至盘山与田庄台之间的大洼，再次与东北军刘汉山指挥的铁甲列车相遇，双方发生战斗。但是，这次日军不再纠缠，一面开炮阻击，一面立即招飞机来参战。
实际上，24日的战斗后，日军已经发现，对付装甲列车最好的武器，就是飞机。这是因为装甲列车缺乏防空武器，而且只能沿铁路行进，加速减速也比较困难。因此，对于飞机来说属于准固定目标，命中率很高。同时，由于依赖铁路，即便没有击中铁甲列车，只要炸中其前后的铁轨，铁甲列车就失去了机动能力，只能任人宰割。