根据日方战史里1941年9月25日“狼牙山、棋盘陀附近战斗”的记录，与“狼牙山五壮士”作战的是日军步兵第110联队第三大队。日军记录称第三大队在“狼牙山方面的作战中”，在9月25日拂晓对棋盘陀附近的八路军展开“包围、攻击、歼灭”的行动，早晨六时开始发动进攻。八时三十分，到达高地顶上的日军第三大队第九中队一部，在正前方巍峨的高山上发现了“十数名敌人”。日军被这些八路军吸引，向高山上“攻击前进”。日军对战斗开始阶段的记录是“在悬崖绝壁上的约20名敌人用捷克式机枪向我军进行猛烈射击”。

　　此前“狼牙山五壮士”中生还的葛振林对机枪投入战斗有回忆，他们所在的六班带着一个机枪组，用火力牵制和吸引日军，掩护大部队撤退。与六班配合作战的机枪组，随后从山路上转移脱险。但狼牙山五壮士为了引开日军，坚持攀登着陡峭的岩壁向着悬崖的方向转移。日军被吸引之后，发现“这个高地是狼牙山最险峻的位置，向悬崖峭壁上做数米的攀登简直比登天还难”。

　　日军的这一记录，充分佐证了五壮士走向悬崖是刻意选择的结果，而不是误入悬崖。五壮士选择攀爬悬崖峭壁的时候，就已经放弃像机枪组一样突围，而选择了继续牵制敌人。

　　面对攀登到险峻山峰上作战的八路军，日军小队长有冈弘佑不得不用这样的话语给部下打气：“敌人能上去的山峰，我们为何上不去？”然而，日军并不知道“悬崖上拼死抵抗”八路军已不再使用机枪，而是以投掷手榴弹为主，双方展开了“手榴弹战”。最后，日军记录八路军“坠落到断崖下”。日军战史里的战斗记录之中都会统计“（敌人）尸首”有多少，以此作为战果的证据。然而，在此次战斗里，日军没有记录在山顶发现任何八路军的尸首，可见，当时抵抗的八路军全部跳崖了。

　　日军当年把围攻狼牙山五壮士的战斗视为一次异常艰苦的战斗，专门将其作为军队里学习之用的“勇战奋斗战例”。日军虽然并不知道自己是被五壮士牵制的，但日军的这份作战记录，还原出更多烈士们殉国之前的战斗细节。