而在辽东战场上，随着双方再次大规模增兵，战争的规模和战斗的激烈程度日益增加。
客观上讲，由于日军在登陆辽东后并没能长驱直入地攻城拔寨和占领大纵深地区，因此来不及有效建立陆军航空兵机场，即便是日军后方的大连，也因为毗邻旅顺战场而并不安全，这使得日军的航空兵力量只有四艘航母上的近200架舰载机，东北空军虽然大部分主力飞机被毁，但仍然拥有一百多架新式飞机和五六十架从仓库里刚刚搬出来并重新披挂上阵的老式飞机，因此在制空权这方面，日军并不占有完全的优势。而在军力和武器先进程度这两方面，东北军也不落下风，甚至很多地方都超过日军，让日军大吃苦头。
11月15日，东北军第106师第522团在瓦房店东部屏障元台镇一带遭到日军第14师团第27旅团的猛攻。该团奋力抵挡，日军出动十多架舰载机狂轰滥炸，副团长陈国瑞在指挥作战时被日机炸死，被炸飞的头颅正好血淋淋地落在团长应振复的身边，应振复毛骨悚然，带着部队放弃阵地，狼狈逃离，致使日军攻占元台镇，威逼瓦房店不足二十公里。军长王以哲怒不可遏，一边命令宪兵队逮捕应振复并就地枪决，一边勒令第106师师长赵恩臻率部夺回元台镇。赵恩臻在又羞愧又恼怒之下，率领全师反扑元台镇，与第27师团杀得天昏地暗，致使全镇化为焦土，双方战死五千余人，该师第524团团长陈玉崑也在血战中阵亡，但始终没有夺回元台镇。迫于无奈的赵恩臻不得不打电话给王以哲，请求援助。
王以哲想了想，问道：“元台镇还有我们的老百姓吗？”
赵恩臻回答道：“没有，早就撤离了。”
王以哲又问道：“日军有没有装备防毒面具？”
赵恩臻惊讶地回答道：“从被击毙的日军尸体上看，日军没有防毒面具。”
王以哲道：“马上给你援助。但天黑之前拿不下元台镇，你给我脱了军服回家种地去！”
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赵恩臻流了一头热汗，但又好奇王以哲会给自己什么援助。一个小时后，几十辆大型军车开到第106师的阵地上，卸下一箱箱毒气炮弹和防毒面具。赵恩臻恍然大悟，又喜出望外又恶狠狠地道：“好极了！马上就让那些小日本好好尝尝毒气的滋味！”他对身边的军官们喝令道，“步兵部队立刻过来分领防毒面具，炮兵部队把这些毒气弹给我抬过去！一个小时后，展开全面进攻！再拿不下元台镇，我统统毙了你们！”
副师长裴春生挠挠头：“毒气弹？不好吧？我们以前在涿州战役中用过，结果被全国各方骂得狗血淋头。”
赵恩臻瞪了他一眼：“涿州战役是打内战，用这玩意当然是找骂了，但现在是用来对付小鬼子，杀畜生还在乎手段吗？当然是越狠越好！你要是不忍心用毒气弹对付小日本，那行，你现在去给我拿下元台镇。”
裴春生只得明智地闭上了嘴巴。
王以哲调给赵恩臻的这些毒气弹都是奉系从德国进口的，主要是催泪瓦斯乙基溴和光气氯气的混合毒气，还有芥子气，杀伤力很大。实际上，东北军在张作霖时期就曾跟国外列强进口过毒气弹，包括毒气炮弹和毒气航空炸弹。1927年秋冬时，奉军和晋军爆发涿州战役，奉军就在此战中大规模地使用了毒气武器，结果遭到国内各界的口诛笔伐。张学良执政东北大权后，虽然没怎么大规模发展东北军的毒气武器，但也继承了张作霖留下的老底。张学良可没有道德洁癖，这些毒气弹他肯定不会用于内战，但用来打日本人他肯定毫不犹豫。德国是上次世界大战期间第一个使用毒气弹的国家，也是毒气武器研究最先进的国家，此时在德国的一些秘密仓库里，仍然囤积了很多在上次世界大战期间制造出来但没来得及用于实战的毒气武器。奉系和德国全面合作后，希特勒欠张学良很多钱，部分欠款就是用德国囤积的武器来抵债的，其中也包括这些具有德国特色的毒气弹。希特勒基本是半卖半送、清仓大甩卖，张学良因此而用非常低廉的价格购买了大量的德国毒气弹，同时还聘请了一批曾在上次世界大战期间参与使用毒气弹作战的德国军人作为东北军毒气部队的高级顾问。
“los！（德语：发射）”炮兵部队里德国顾问们在反复研究了风向和地理条件后，下达了攻击命令。
下午两点整，东北军第一次在实战中用毒气弹对日军展开攻击，这也是日本军队第一次遭到毒气弹的攻击。第106师后方的炮兵阵地烈焰冲天、地动山摇，几十门火炮一起对元台镇的日军展开凶猛炮击。炮兵们挥汗如雨地把一排排毒气炮弹填入热气腾腾的炮膛里，接连不断地向日军发射毒气弹。在步兵阵地上指挥的军官们一起对士兵们吼道：“戴上防毒面具！准备进攻！”随着这个命令，正在和日军互相匍匐在战壕里对射的官兵们纷纷戴上防毒面具。
东北军士兵们的这个动作让对面的日军纳闷不已，很多日军都没回过神来。但是很快，从来没有被挨毒气经历的日军便在猝不及防地吃了前所未有的大亏。凌厉的破空声撕心裂肺地从天而降，日军措手不及间，一波又一波的瓦斯炮弹、光气炮弹、氯气炮弹、芥子气炮弹犹如冰雹般劈头盖脑地飞到日军头上。半个元台镇顷刻间火球遍地，各个落弹点继而此起彼伏地炸开了数百朵升腾膨胀的毒烟，大团大团的毒气在死亡的气息中迅速在日军人群间弥漫开，犹如死神的触角开始四处伸展、四处收割生命。毫无心理准备的日军齐齐手足无措，“毒ガス！毒ガス！（日语：毒气）”，在一阵阵魂飞魄散的怪叫声中，阵地上的日军顿时惊恐得乱作一团。尽管日军的战斗意志十分顽强，但在毒气的恐惧下，面如土色的日军纷纷一窝蜂在战壕里慌不择路地夺路而逃，连滚带爬、狼狈不堪。混乱间，毒气所到之处，一群群日军纷纷丢掉手里的枪械，随后倒地打滚。中毒了的日军犹如螃蟹般口吐白沫、双眼血红，身上裸露在外面的皮肤迅速泛起了大片大片的红斑和水泡。短短几分钟内，大批大批刚才还龙精虎猛的日军便在地上扭曲着身体发疯了般抽搐着、打滚着，同时不顾一切地抓挠撕扯着胸口和喉咙，直抓得两手指甲血淋淋。摄人心魄的鬼哭狼嚎声中，求生不得求死不能的日军一个个像受伤的野兽般惨叫哀嚎着，被毒气熏到的眼睛开始出现眼球萎缩和失明，呼吸道和肺部都由于粘膜坏死而火辣辣剧痛并无法正常呼吸。眨眼间，数以千计的日军便在毒气中休克昏厥直至被毒杀毙命。被毒死的日军惨不忍睹，眼珠犹如两个血洞般凹陷下去，嘴唇发紫发青，整个脸上血痂密布、支离破碎，浑身犹如被开水烫过般全是癞蛤蟆一样的红色血疙瘩。有的日军开始剧烈呕吐，有的日军口中血如泉涌，有的日军则大小便失禁，屎尿齐齐拉了一裤裆。第27旅团旅团长平松英雄少将在来不及逃跑中不小心吸了一点瓦斯，立刻口吐白沫，被卫兵拼死抬了下去，该旅团第59步兵联队联队长宫村俊雄大佐由于在最前线身先士卒，结果当场被熏死在了毒云毒雾里，尸体红肿得就跟煮过一样。
“漂亮！”看到这一幕的东北军军官们都深感解恨解气，士兵们则欢声雷动、士气大振。等日军阵地上的毒气稍微散了一点后，第106师发动了排山倒海般的全面进攻。毒烟笼罩的战场上，戴着防毒面具的东北军士兵们挥舞着刺刀，凶猛地进攻着已经失去抵抗能力的日军。第27旅团的两个联队里，一个在最前线被毒气杀伤得失去了战斗力，另一个则无法抵挡东北军的反击，倒在地上没死的日军也由于中毒而丧失了抵抗力，全都被东北军士兵们一刀一个地捅死，日军第27师团遭到空前重创。第106师几乎不费吹灰之力，便又夺回了元台镇，并对溃逃的日军残部穷追猛打。
堆积如山的日军死尸间，东北军官兵们群情激奋、欢声迭起。第27师团战死五千余人，其中有三千多人是被东北军的毒气熏死或熏倒的。毫不夸张地说，东北军运用毒气弹的战术能力大大超过此时只有极少数毒气武器且还在摸索尝试中的日军。由于这是对外作战，东北军不需要承担道德谴责，日本人也是哑巴吃黄连，因此在接下来的辽东战场上，只要确定交战区内没有中国平民，东北军便大肆使用毒气弹攻击日军，给日军造成了巨大的伤亡。