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。