於是日軍分左右兩路，從慶尚道向全羅道進攻。右路軍由毛利秀元、加藤清正、黑田長政等領兵五萬向黃石山城出陣；左路軍由宇喜多秀家領小西行長及島津義弘等領兵五萬六千八百人出陣。八月，左路軍攻佔泗川、南海、光州向南原進軍。
在原歷史上,駐守南原的除了朝鮮軍之外，還有明將楊元、李新芳、毛承先所領的三千遼兵(基本都是騎兵)，由此爆發了激烈的南原之戰。
這場仗雙方兵力懸殊之極，明、朝聯軍總計只有不超過五千，而日軍高達五萬六千之多，足有聯軍的十一倍。與此同時，明軍本爲騎兵，被迫守城無法發揮優勢，也是導致最終失敗的一大原因。
不過原歷史上的南原之戰所以戰敗，其原因衆說紛紜，明廷、朝鮮方面各自的官方與民間說法俱非一致，實在很難分說。好在此時情況大不相同，倒也就不必詳述了。
此時的南原既然並無明軍駐守，其駐軍自然都是朝鮮軍。朝鮮全羅道兵使李福南、南原府使任鉉、駐防將金敬老、光陽縣監李春元、接伴使鄭期遠等各領本部及新徵入伍共三千朝鮮軍駐守此處。
全羅道兵使李福南召集議事，南原府使任鉉說道：“應兵使之令，這兩月來南原城強已加固一丈，護城河也崛至兩丈深，所能用於駐防設障的材料已被盡數徵用，只是城內糧草不足，只夠五天所用，眼下已請調糧，但一時間還未能送至。”
駐防將金敬老報稱：“南原城中有三門明軍留下的勝字號火炮(注：各位讀者如果還記得高務實幼年代太子去大同查勘軍械的章節,應該對此火炮分類有些印象，它們現在屬於明軍老式火炮，因此被“清庫存”送給了朝鮮)，我已將其調來部署在城樓。只是勝字號火炮較爲老舊，城中又再無其他火器，只能期望其能對抵禦敵寇有所效用。”
光陽縣監李春元也道：“南原城外各鄉百姓已全部遷入南原避禍，但已風傳倭寇將至的消息，百姓們當中每日總有想逃難之人，而且不在少數，極難安撫。”
接伴使鄭期遠想了想，建議道：“南原軍糧不足，人心動盪，地處開闊平原，四面一馬平川，雖位居要地但兵力相差懸殊，不如放棄南原，移至十里外的蛟龍山城駐防。蛟龍山城地勢險峻，易守難攻，有利於與敵寇周旋……李兵使以爲如何？”
李福南表示不可，道：“南原城爲全羅道外藩，一旦失守，危及全羅全道。我們駐守在此便是爲防守南原，豈能棄城？我軍將士守土有責，此番也不是壬辰年那般遭受偷襲，定能以一當十，將倭寇阻攔在南原城下。
與此同時，還需立刻向全州求援，全州與南原相互呼應，若全州來援，則南原可保。至於蛟龍山城，反倒必須立刻焚燬！”
金敬老驚問爲何焚燬蛟龍山城，李福南道：“南原與蛟龍山相比，蛟龍山城更具防守優勢，因此其存在必將引起軍心不穩。只要南原城稍有不利，必會爭相撤往蛟龍山城，慌亂撤離，蛟龍山又怎能防住？
所謂置之死地而後生，焚燬蛟龍山城才能全力堅守南原。若還有誰有疑慮，就在我李福南戰死之後自行逃離，但在本兵使戰死沙場之前，若有誰敢擅自逃亡，必先死於我刀下！還請諸位各自鼓舞本部士氣，我軍必誓死堅守南原！”衆將領命。
小西行長道：“據報，南原城外所有民居及廟宇全被焚燬，我們在南原城外毫無掩護，且南原城牆及護城河皆有被加固開掘的痕跡，如此看來，南原早已在做佈防，且此地早前曾有明軍坐鎮，說不定也會如往常一樣留下部分火器給朝鮮人用，故此戰還需謹慎。
我看重點在於殲滅李福南所部，此爲南原唯一有些戰力之兵，只要他們一垮，朝鮮其餘守兵則不足爲慮。”
由於對面沒有明軍，島津義弘就活躍起來了，他提議道：“朝鮮在南原不過三四千兵力，如今被我團團圍困，南原雖地勢開闊，但朝鮮軍不是明軍，必然不敢出城野戰，這樣一來南原只能孤軍籠城。
我最擔心的是有援軍來救，所以從一開始我軍就必須竭盡全力，爭取以最快的速度儘早攻克南原，絕不能讓周邊臨近之朝鮮軍前來搗亂。”
宇喜多秀家頗爲贊成，隨即道：“島津殿下所言極是，所謂獅子搏兔亦用全力，我們雖然佔據軍力優勢，卻也不能只顧死戰登城，還是需注重謀略，減少傷亡。
諸君切記，我們的目標是整個朝鮮，而不是隻在南原。脅板和加藤常在水軍，今日能共同出陣南原，可務必要再現賤嶽七本槍之武勇。”
加藤嘉明立誓道：“總大將請放心，此次出陣南原，我一定會率先攻入。”脅坂安治也不甘示弱：“我們早就盼望能回陸地戰鬥了，但第一個攻入南原的絕不會是加藤殿下，而是我脅坂安治！”宇喜多秀家大笑，隨即下令全軍進攻南原。
日軍進逼南原城下，漫山遍野的大軍將南原合圍。李福南守東門，任鉉守南門，金敬老守西門，李春元守北門。李福南令吹鑼放炮，傳令城中嚴禁妄費軍器。
午時有五名日兵奉命於南原東門之外的石橋處勸降，李福南見狀於外城令朝鮮軍射殺，日軍隨即轉入全面進攻，自漆場禪院高喊前進，於城外百步之外舉火繩槍連射。
朝鮮所獲明軍勝字號火炮射程有限，威力弱小，日軍幾無損傷，朝鮮軍除弓箭連射之外，也多射發明軍留下的震天雷還擊。雙方激射一日，日軍退回。
李福南猜測道：“倭寇來勢洶洶，不計代價，夜必偷襲。任鉉、金敬老，你二人選派得力干將分在四門外立刻佈置菱鐵於濠外，作釘板暗埋於橋頭。各將在城門附近待機，一旦敵寇輕進中計，立刻出擊剿滅！”二人領命。
李春元問道：“兵使爲何如此斷定敵寇必會夜襲？倭寇兵力大我十倍，白晝強攻即可，何必多此一舉？”
李福南答道：“敵寇志不在南原而在漢陽王京，所以絕不會在南原空耗時日，必會竭盡所能，晝夜相攻，以求早日攻下南原，而我們也只能日夜堅守待援，全力阻攔倭寇於南原城下。”