南京沦陷后,日军进攻目标立即转向杭州敌华中方面军命令第10军攻占杭州及其附近地区,并将担任上海警备的第101师团一部调归第10军指挥,在空军第3飞行团的配合下,迅速向杭州进犯敌第10军司令官柳川平助指挥日军分三路向杭州进攻。
中路由第101师团从正北的吴兴出发,沿京杭国道南下,直扑杭州。12月18日,敌先头部队在菁山与中国军队激后,21日陷菁山市,22日陷武康,一部东陷德清23日与第18师团会合,占领了余杭、瓶窑、德清地区。右翼由第18师团从广德、泗安出发,20日先派出1个大队兵力的3个先头搜索队21日主力分两个纵队,一路与同日陷安吉后,进占彭公,与中路之敌会合,再续犯余杭、富阳,23日余杭陷落,24日富阳失守;另一路于21日陷孝李丰后,向南窜犯于潜。22日晚,在西天目山告岭东关村第21集团军第176师(师长区寿年)与日军展开英勇的阻击战,于25日击退日军进攻,左翼由第一后备兵团于22日从嘉兴出发,分两个纵队,一路沿沪杭铁路两侧的公路向杭州推进;另一路经濮院、桐乡当日陷崇德,23占领长安镇。
敌第3飞行团在长兴设立指挥所,主要是攻击钱塘江中的船只和浙赣铁路的军事运输,随之一部进驻杭州笕桥机场。当时,守备杭州地区的张发奎、刘建绪原右翼作战军约5个师,一部已退驻桐庐、建德山区,一部撤至钱塘江以南构筑工事。另外,第21集团军于天目山阻敌告岭之后也奉令撒至分水,因此,日军是几乎没有遭到抵抗的情况下,很快地进占杭州附近各县,进而占领杭州的！
这时的杭州已成了一座死城,晚上电灯尽熄,车辆停开,只剩了些无力远难的居民。杭州沦陷的前一天,即12月23日下午,在市区迎紫路(解放路)、延龄路(延安路)湖滨路等几条大街上就出现一批一批的身着不三不四的服装背着来自敌国的各样的不同店铺人家掠来的式样各异的自行车上,排成凌乱的行列,在示威巡行时枪杀他们眼中认为可予一死的人们！
显然这是一批汉奸、日本浪人和流氓恶棍,他们沈瀣一气,趁火打劫,为非作歹。24日上午,各路日军在汉奸的引路下,几乎同时窜入杭城北路日军从京杭国道到小河进至武林门,驻杭州日本领事馆的翻译董锡林带着大小汉奸在武林门外混塘桥边打拱作揖地欢迎日军口喊:“欢迎皇军!”丑态百出他是“杭州通敌的第一人东路日军从清泰门望江门入城汉奸王五权带领救火会会员至清泰门引入,西路日军则由风山门入城。日军占领杭州以后,敌第10军司令部及第18师团驻在杭州 ! 至此,由于国民党军队的节节败退,只有一个半月的时间,渐西地区的嘉善嘉兴、海盐、平湖、桐乡吴兴、长兴、武康、德清海宁、余杭、崇德、杭县、富阳及杭州等1市14县被日寇侵占,临安、孝丰、安吉等县也一度或几度失陷。
杭州沦陷前机关、学校、工厂等纷纷迁移。10月中旬,上海战场已频危殆省政当局就议定杭州万一失守以地处浙江中部的金华为临时省会.11月5日,日军登陆杭州湾北岸自此战局逆转,杭州告急,11月中旬,省政府各机关陆续迁至金华,12月7日,黄绍竑接任省政府主席后决定省府及各厅处迁永康临时省会设在永康方岩省政府及各厅处大部分设在方岩的五峰书院岩下街、派溪。省教育厅、建设厅迁丽水。省党部、省高等法院及杭州市政府、市党部也随省政府迁驻方岩。中国、中央、交通、农民四大银行和浙江地方银行设在永康县军事各部门均迁设金华,《东南日报)《正报》随迁金华、永康出版各学校也纷纷搬迁。
浙江大学初迁西天目山及建德,继迁江西、广西,最后迁至贵州遵义。之江大学迁校皖南屯溪,后又迁上海租界。杭州艺术专科学校暂迁诸暨,复迁江西、湖南,后到四川。省立杭州高中、杭州女中、杭州师范、民教馆实验学校、嘉兴中学、湖州中学、杭州初中等7校迁至丽水碧湖,成立浙江省立临时联合中学,后分为联合高中、联合初中、联合师范3校,私立宗文、安定、清波等中学,均撤出杭州浙江图书馆将文阁藏《四库全书)和大批善本书籍迁往龙泉,后在淅大校长竺可桢的帮助下再迁贵阳。
工厂大部分没有搬迁,笨重的机件虽已拆卸下来,结果能够搬到金华的不到1/10 , 这与省政府主席朱家骅在战事失利的情况下,表现得“惶惑无策”有关,他未与军队密切联系和配合,“竟自下令控制了运输工具,作带头逃命之计,准备迁省府于金华。”因此各机关也无形放弃职守”,“市容顿呈混乱状态”黄绍竑接任省政府主席后要建设厅召集各工厂负责人开迁厂会议也召集不起来了。后来由于时间紧迫,又乏交通工具,只好命令炸q来不及或无法搬迁的一部分工厂,12月23日凌晨,黄绍站等向富阳、桐庐撒退,部队于这天下午5时炸毁钱江大桥,同时破坏杭富公路。钱江大桥于9月26日铁路通车,11月17日大桥公路开放,在两个多月时间里为支援上海抗战,为上海、杭州等地撒退物资、疏散人口作出了重要贡献炸桥后,建桥主持人茅以升作《别钱塘》七绝三首,以抒所怀。
末一首云:“斗地风云突变色,炸桥挥泪断通途,五行缺火真来火,不复原桥不丈夫”钱塘江桥四字偏旁为金土水木故云“缺火”。这表现了我国著名桥梁专家茅以升在国家和民族存亡的关键时刻,具有高度的爱国精神和抗战必胜、修桥必成的信念。抗战胜利后,仍由茅以升主持修桥,1947年3月恢复通车。