500架次飞机对桃园县筑垒地区和军事实施密集轰炸，投弹600吨。随后我军3个师从南面发起猛攻，日军殊死抵抗。激战到7月14日，桃园县城防司令部已耗尽了手里面所有的预备队，前线的这些指挥官致电台北要求空投勋章和印有天皇签字的护身符，授予有功人员以激励士气，仍准备死守到底。为尽快攻下桃园县，美军迫切需要海军提供舰炮火力支援，可恶劣天气使得舰炮火力支援直到7月15日才开始。
海军派出3艘战列舰，4艘巡洋舰，11艘驱逐舰组成舰炮支援编队支援地面部队，我第7师师长鉴于远距离超视距打击的不精确性，为避免舰炮误伤己方部队，要求军舰除提供召唤射击外，只能对射击军舰的日军炮火还击，取消了其他一切远距离舰炮射击。海军军舰进行了长达七小时的舰炮射击，极其有效压制了日军炮兵火力。在强大的海空军火力支援下，我军第7师于7月15日黄昏冲入了桃园县市区。次日，桃园县的所有日军部队宣布投降，但个别同主力失去联络的据点和那些甲等师团出身的正规部队仍负隅顽抗，我军使用坦克和轰炸机协同攻击，将日军残部逐步压缩到桃园县城最西北端。7月19日最后据点里日军被迫投降。至此，我军占领整个桃园县筑垒地区，台北的大门已经向我军敞开在夺取桃园县的战斗中，我军伤亡达1.5万人，日军伤亡被俘约3.6万人。此战是我军开战以来损失最为严重的一战！
桃园县虽被占领，却已是一片废墟。早在7月7日，也就是我军登陆的第二天，日军就预料到我军必将不惜一切代价夺取桃园县，立即开始有计划毁掉桃园县的码头、防波堤、起重机等港口设备都被一一炸毁，港口水域里遍布水雷，还用沉船堵塞航道，机场也被完全破坏。在占领桃园县后我军的一位工兵专家看了桃园县的基础设施的毁坏情况，愤怒的说道：“这是历史上最周密、最彻底的破坏。日本鬼子这种行为是在犯罪！”
我军一占领桃园县就派出大批工兵、打捞分队、扫雷舰艇进行清除工作，足足花了三个星期，扫除133枚水雷，打捞起20艘沉船，这才恢复了桃园县沿岸的港口的吞吐能力。7月26日，盟军从桃园县沿海的一个码头卸下第一艘运输船物资。7月底，桃园的日卸货量已达1500吨。到8月日卸货量又上升到3000吨。为我军最后的胜利打下了坚实的基础。也为后来的琉球群岛的攻防战打牢了根基！
就在我军攻占桃园县的同时，我军原本的佯攻部队的第2集团军，于7月16日以4个师的兵力发起代号为“
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