與此同時，在膠州灣西南方向距離海岸大約四里左右的野地上，第三師第十五炮兵團和師部直轄的炮兵營早已經嚴正以待。三十九門大炮分成六個炮位陣地，相互之間隔開大約三里左右，所有炮口都對準了膠州海面。隨著「新華」號打出三枚照明彈之際，在岸邊十二個觀察哨立刻把日軍艦隊的方位報告了出來。
第三師師長李選廷親自坐鎮前線，在接到坐標方位之後，果斷的下令開炮。
盡管用陸軍大炮對付海軍是一件不符合常理的事情，但是這只不過是一場前奏而已，陸軍大炮索要發揮的作用就是盡可能的震懾敵軍，同時也盡可能用擴散式的炮轟提高殺傷力。所有炮兵在寒冷的夜晚守了兩個多小時，現在總算輪到他們大展拳腳，一個個立刻鼓足干勁的開始忙碌起來。
「第一隊，開炮！」
「第二隊，各就各位，開炮。」
「射角向左平移三碼，第三隊開炮。」
黑暗中傳來陣陣的閃光，如果冬夜的雷聲一般，大炮的轟鳴即便隔了那麼遠都能讓人感到膽戰心驚。炮彈劃過夜空，在膠州海面上炸出一朵朵浪花，由于日本第二艦隊保持著集合狀態，第一輪炮轟下來不少炮彈擊中了外圍戰艦。一艘輕型驅逐艦船首著火，幾個沒來得及躲開的日本水兵被大火燒著，「哇哇」的亂叫，等不及友軍取來滅火裝置，一個個徑直往大海里面跳了下去。
沖島號上，加藤定吉幾乎傻了眼，喃喃自語似的大罵道︰「這難道就是中國人的陰謀？用陸軍大炮進攻海軍？哼，我還以為他們有多大的能耐，都是一群不懂得軍事常識的蠢貨，真想不到跟中國人在一起連德國人的智商都被拉低了。」
隨後，他叫來自己的副官下令道︰「命令第三縱隊集中火力，向岸上的陸軍開火，我倒要看看是他們的陸軍大炮厲害，還是我們的海軍大炮厲害！」
不過命令還沒有傳達下去，原本沉寂在黑暗中的青島要塞仿佛突然獲得了生命，所有在射程之內的岸防炮全部開始進攻。青島要塞的所有火力都集中在第二艦隊留在膠州灣入海口的三艘戰列艦和附屬的小型艦艇身上。
盡管三艘戰列艦全部守在入海口最南端，保持著與青島要塞最遠的距離，相當一部分岸防炮無法擊中目標。可是日本人顯然小看了俾斯麥主炮台的威力，青島要塞號稱東亞第一要塞，所有功勞都要歸屬在俾斯麥主炮台上面。
整個俾斯麥炮台位于青島要塞最高的山丘上，單單這座主炮台的修建就耗時六年之久。主炮台分西炮位和北炮位兩處，固定式炮座的大炮一共兩門，但炮座可以平移一百八十度射角，非固定式大炮四門，一共是六門主炮。
這六門主炮分別是兩門210毫米的加農炮和四門280毫米的克虜伯榴彈炮。為了應付這次青島戰爭，麥爾瓦德克還從步兵營里額外抽調了兩支炮兵小隊，安置在俾斯麥炮台後方的鋼筋混凝土護盾牆後面。兩支炮兵小隊裝備舊式88毫米野戰炮兩門，180毫米重炮四門。
三個炮位的大炮全部瞄準向膠州灣入海口，所有大炮一起開火，鋪天蓋地的炮彈在空中劃出不同角度的拋物線，狠狠的砸在了丹後號的船身上。戰列艦的厚重裝甲承受住這次襲擊，可是整個船身都為之震動，同時有少許地方冒出了濃煙。
戰列艦馬上開始還擊，這個距離正好是大口徑艦載炮的有效射程之內。三艘戰列艦的主炮發出了怒吼，炮彈在青島要塞的山林之間炸開了火花，不少位置較低的炮位受到了影響。好在要塞有足夠強硬的防御工事，避免了人員方面的重傷。
膠州灣內，德國軍艦也在同一時刻向第二艦隊主力艦開火，雙方以逆時針的方向相互追擊。不過德國四艘巡洋艦有自知之明，一旦發現日本戰艦靠近，立刻向後拉開距離，避免遭到密集火力的覆蓋射擊。
沒過多久，「新華」號上發出的照明彈墜落到海面，光線再次暗淡下去。
當「新華」號第二次打出照明彈時，膠州海灣上空傳來了許多引擎的轟鳴聲。
這時，第三師的陸面炮兵已經停止開火，日軍第三縱隊一時找不到方向，只能盲目的向先前有火光的地方炮轟。但是所有戰艦都被空中傳來的動靜感到吃驚，不少水兵、海軍軍官都來到甲板、船舷邊抬頭向天上看去。
「是什麼？你們看到了嗎？」有人在問。
「看不到，照明彈的光線有些刺眼，擋住了視線。」
「好像是飛機，是中國人的飛機。」
「快，全員戒備，全員保持警惕！」
隨著照明彈從高空中漸漸飄下來，光線總算中和了一些，只見黑壓壓的夜幕中毫無征兆的出現了一大批飛機。第二艦隊所有主力艦很快就接到防空警戒，雖然很多艦長、軍官都還抱著平靜的心境，認為飛機的機關炮不可能擊穿海軍裝甲，無非是襲擊一些船員或者制造干擾罷了。可是身為第二艦隊總司令的加藤定吉卻不這麼想，一支縈繞在他心頭的不祥之感越來越濃烈，從目前發生的一切都不難看出，這些都是經過精心策劃和準備步驟，是德國人故意將第二艦隊引誘到膠州灣內部的行動！
日軍驅逐艦馬上向主力艦靠攏，準備防衛中國空軍的襲擊，同時也能盡量避開德國巡洋艦從外圍打過來的炮彈。
然而正當所有人捏出一把汗時，天空中一大隊飛機居然根本就沒有做出任何俯沖的動作，彷佛沒有看到下方海面上的第二艦隊主力艦，徑直的從各艦頭頂不慌不忙的飛了過來。
秋津洲號艦長島津彥之丞一直從船首追到船尾，奇怪的發出了感慨︰「他們這是要做什麼？他們的照明彈難道白打了？」
沖島號上，加藤定吉同樣驚訝不已，當他打算松一口氣時，卻很快意識到中國空軍的意圖，當即大驚失色起來︰「這些飛機是要襲擊膠州灣入海口的戰艦，快，把所有驅逐艦調往入海口！！」
可是一切已經太晚，豈不說驅逐艦全部緊靠在第二艦隊主力艦的隊形當中，很難做出快速的調度航向，就算最後完成了調轉，速度也遠遠沒有戰斗機那麼快。
轉眼間，六十架戰斗機來到了膠州灣南部海域上空，「新華」號飛艇也在這個時候發射出第三輪照明彈，充足的光線把整個膠州海域都照亮，三艘巍峨身軀的戰列艦就在戰斗機的前方不遠。各飛行小隊的領頭機開始向下俯沖，其他戰斗機緊隨其後擺出了戰斗姿態。
丹後號戰列艦最先發現空中的情況，馬上開動馬力進行規避，可是龐大的戰列艦在戰斗機面前即便發揮出再好的規避動作，都如同慢動作播放一樣讓人不慌不忙。「黑蝙蝠」戰斗中隊最先開火，機關炮沿著丹後號戰列艦的甲板長長的掃過，雖然子彈不能射穿鋼板，可是卻讓甲板上和艦載炮附近的水兵吃了不小的苦頭，密集的掃射簡直無孔不入，除非是躲在艦載炮後面或者艙內，否則漫天飛舞的子彈總會不經意的擊中一些人。
慘叫和火焰從丹後號甲板上不斷傳來，沒有裝載高角度重機槍的戰列艦簡直毫無還手之力。丹後號艦長在無可奈何之下不得不下令，讓水兵拿步槍進行反擊。
「黑蝙蝠」中隊隊長周武斌駕駛著他的座駕，在完成第一輪俯沖之後來到丹後號的左側上空，他調轉飛機的角度，盯準了丹後號戰列艦的艦橋，緊接著發動了第二輪俯沖。他先用機關炮沖著艦橋一陣猛射，然後趁著爬高位置的瞬間，拉動了機載炸彈的閥門，將兩枚小型炸彈拋了出去。