Австралийское правительство также приняло меры безопасности — эвакуировало всех гражданских лиц, материально-техническое обеспечение и потенциальные технические ресурсы, имевшиеся к северу от Таунсвилля. Хотя многие эвакуируемые не одобряли этот переезд, благодаря этому предусмотрительному и противоречивому шагу японские захватчики лишились техники и продовольствия, которые они рассчитывали использовать для поддержки наступления.

5-я дивизия под командованием генерал-майора Э. Дж. Милфорда, защищавшая Таунсвилль, первая столкнулась с захватчиками. Согласно плану Ямаситы, его собственная 5-я дивизия должна была высадиться к северу от Таунсвилля, а 6-я — к югу, чтобы исключить подход подкрепления по прибрежному шоссе. Солдатам 5-й дивизии, воевавшим под началом Ямаситы во время кампании на Малайском архипелаге, была предоставлена честь собственно оккупации города. Одновременно они продвигались в глубь материка в сторону скопления аэродромов союзников в Чартерз-Тауэрс, в восьмидесяти милях к юго-западу по шоссе. В то же время 17-я дивизия должна была атаковать порт Кернс, вытеснить австралийский гарнизон (ошибочно считалось, что там стоит батальон) и начать постройку аэродрома. В качестве последней меры безопасности 3-я СМДГ «Курэ» должна была занять два аэродрома союзников на северной оконечности негостеприимного полуострова Кейп-Йорк. В обычной японской манере, план был сложным и смелым до безрассудства и основывался на том, что за счет проверенного мастерства и жестокости Императорские вооруженные силы ошеломят и победят защитников.

Было спланировано, что начало операции должно совпасть с атакой на Мидуэй; поэтому Ямасита начал свой штурм австралийского побережья 4 июня 1942 года. Все три дивизии быстро заняли береговые плацдармы, но потери оказались тяжелее, чем ожидалось, и австралийские ополченцы, как предсказывали некоторые офицеры в японском штабе, продемонстрировали неожиданное упорство в защите родной земли, даже когда враг значительно превосходил их числом. Многие из намеченных на первый день целей не были достигнуты, к великому раздражению Ямаситы, и возникли проблемы с разгрузкой боеприпасов под постоянным обстрелом союзнической авиации. У Императорского флота тоже возникли трудности. Один эсминец и один транспорт были потоплены, один крейсер был поврежден, и превосходство союзников в воздухе не давало соединиться морской и наземной авиации. Более того, на севере произошла катастрофа, когда древняя американская субмарина S-38 запустила две торпеды в один из транспортов, везший 3-ю СМДГ «Курэ». Все это привело к потерям в живой силе и технике, которые ослабили десант, и поэтому пришлось временно отказаться от атак на аэродромы на Кейп-Йорк. Ямаситу также весьма расстраивали проблемы со снабжением и транспортировкой. Он рассчитывал на захват топлива, продовольствия, автомобилей и прибрежных судов, что ускорило бы ход операции, но благодаря предвидению австралийцев и стараниям Добровольческого Оборонного корпуса большая часть всего этого была либо увезена, либо уничтожена, и японцам пришлось надеяться только на то, что они привезли с собой. Несмотря на эти неудачи, два японских авианосца были целы и невредимы, а 17-я армия до заката уже прочно обосновалась на берегу, и командование обеих противоборствующих армий узнало новости о битве за Мидуэй.

Катастрофа в центральной части Тихого океана практически сразу же отразилась на ходе Операции АУ, так как «Сёкаку» и «Дзуйкаку» тут же вернулись в Рабаул, покинув зону действия союзнических бомбардировщиков наземного базирования. Однако операция по захвату Австралии уже шла полным ходом, и в Императорском Генеральном штабе понимали, что в создавшейся ситуации остается только продолжать начатое. Поэтому в течение последующих нескольких недель и в Кернсе, и в Таунсвилле продолжалась битва, оставившая после себя множество искореженных ржавых обломков техники, которыми усеяны сегодняшние пляжи. В Таунсвилле сражение шло наиболее ожесточенно, так как японской 5-й дивизии надо было вытеснять солдат австралийской 11-й бригады и стойких бойцов Добровольческого Оборонного корпуса почти из каждого дома. К концу месяца город был взят, однако основные японские пехотные подразделения все еще были более чем в 50 километрах от Чартерз-Тауэрс, а союзническая авиация препятствовала разгрузке в портах и функционированию аэродромов. В Кернсе 17-я дивизия довольно легко оттеснила назад австралийскую 14-ю бригаду, и два аэродрома были уже практически под контролем японцев, несмотря на постоянные визиты американских бомбардировщиков. К счастью, генерал-лейтенант Ясуси Сакаи, командующий 17-й дивизией, твердо решил выполнить свою особую миссию — захватить порт Кернс, и 14-я бригада избежала полного уничтожения. Продвижение было медленным и затруднялось транспортными проблемами, лишавшими его мобильности и боеприпасов, в особенности артиллерийских снарядов. Тем не менее у Ямасита был повод для радости: 19 июня 5-я СМДГ «Сасебо» заняла две авиабазы союзников на полуострове Кейп-Йорк. К тому же ему обещали подкрепление. Вдобавок к 20-й дивизии и 2-й танковой дивизии в Порт-Морсби и на новых аэродромах в Австралии должны были развернуться дополнительные элементы 6-й военно-воздушной дивизии. С такими ресурсами он мог быть уверен, что летные полосы Чартерз-Тауэрс скоро будут в его руках.

Союзники отреагировали на вторжение настолько быстро, насколько позволяли скудные силы и несовершенная транспортная система Австралии. Когда стала ясна степень целеустремленности японцев, Макартур заключил, что Императорский флот не сможет осуществить еще один такой крупномасштабный десант, особенно после Мидуэя. Поэтому он и Блейми отозвали австралийские подразделения с южного побережья и перевели американскую 32-ю дивизию из Аделаиды в Брисбен. Прошедшая огонь и воду австралийская 7-я дивизия прибыла первой и практически сразу же сыграла ключевую роль в разгроме наступления японцев на Чартерз-Тауэрс. Не дрогнув перед безудержными залпами танковых орудий, лишивших мужества измотанных солдат 5-й дивизии, ветераны спокойно расстреляли колонны вражеской бронетехники и беспощадно добивали отдельные танки, которым удавалось проскользнуть через их линию обороны. Остановив наступление японцев на Чартерз-Тауэрс, 7-я дивизия позволила Милфорду укрепить правый фланг, на котором Ямасита высадил небольшой десант, пытаясь пробиться по прибрежному шоссе.

После первого японского десанта и попыток развития успеха наступило затишье. Однако, пока две воздушные армии бились за контроль над воздушным пространством, а Ямасита дожидался боеприпасов и подкрепления, военная мощь союзников постепенно возрастала. К середине июля основная часть австралийской 2-й и американской 41-й дивизий были уже в зоне боевых действий, а первые поезда, везшие 1-ю австралийскую бронетанковую дивизию, уже мчались на север из Сиднея. Доставка этого подкрепления оказалась серьезным испытанием, так как из-за занятия японцами Таунсвилля союзники находились в зависимости от окружной удаленной от моря железнодорожной ветки, ведущей в Чартерз-Тауэрс. Если такое положение дел еще как-то спасало подразделения, расположенные в районе Таунсвилля, то войскам, стоящим у Кернса, приходилось полагаться лишь на неприемлемо длинный путь транспортировки по шоссе, открытому для ударов с воздуха.

Несмотря на логистические препятствия, свежие силы союзников подоспели вовремя и остановили вторую волну наступления японской армии. Ямасита, измученный отсутствием перемен в ситуации вокруг Таунсвилля, решил перебросить подкрепление к Кернсу, разбить 14-ю бригаду, а затем, совершив бросок в глубь материка, устремиться к Чартерз-Тауэрс с севера, по пути внеся сумятицу в ряды союзнических войск в районе Таунсвилля. Операция началась 16 июля. Только что прибывшие 51-я дивизия и 2-я танковая дивизия устремились к Маунт-Гарнет, а 17-я дивизия атаковала прибрежное шоссе, чтобы установить постоянную связь с силами в Таунсвилле. Поначалу японцы быстро наступали на значительно уступавшие им в числе 14-ю австралийскую бригаду и Добровольческий Оборонный корпус, однако сопротивление противника возросло, когда на фронте появились части австралийской 2-й дивизии. Благодаря постоянным сконцентрированным ударам союзников с воздуха, нехватке топлива для танков и неожиданному появлению американской 41-й дивизии силы Ямаситы прекратили наступление в начале августа, чуть не дойдя до Маунт-Гарнет. На побережье 17-я дивизия и высадившийся Отряд Южных Морей, встретив минимальное сопротивление, расчистили дорогу к Таунсвиллю; однако в результате японские войска вытянулись почти на 300 километров в узкую колонну между океаном и горами.