緬北和滇西反攻作戰正在進行的時候，日軍向中國廣西方向實施的大規模進攻如入無人之境，在短短二十多天的時間裡，日軍向中國西南腹地推進七百多公里，而中國守軍的不堪一擊以及國土淪喪速度之快，不但令國內輿論大嘩，也令盟軍方面感到震驚。
日軍進攻的是中國第四戰區的防區。
第四戰區已三年多無戰事。
中國第四戰區原轄廣東和廣西兩省。一九四〇年初桂南會戰結束後，蔣介石認為一個戰區不便在兩個正面作戰，於是把廣東省單獨劃出成立了第七戰區，任命余漢謀為司令長官。由此，第四戰區內僅剩下廣西省，司令長官為張發奎。
廣西是白崇禧的地盤，守軍主力是桂係部隊，將領們都聽白崇禧的命令，凡涉及廣西事務無論大小白崇禧也都一手包辦，所以粵係將領張發奎很明智地採取忍為上的策略，一切由著白崇禧或是蔣介石操心。加之一九四〇年日軍撤離廣西後，廣西境內沒有敵情，張發奎在第四戰區的日子過得很悠然。
如果說第四戰區還有防務的話，便是需要警惕駐紮在雷州半島和越南方向的日軍。張發奎把戰區主要防禦兵力配置在南寧至欽州、防城港的沿海一線以及中越邊境地帶，至於廣西與廣東、湖南交界的桂東和桂北方向，他認為既然接壤第七、第九戰區，有什麼問題也是余漢謀和薛岳的事，第四戰區沒有必要在那裡部署兵力。一九四四年夏，長沙和衡陽相繼陷落，張發奎以為薛岳會將第九戰區主力轉移到湘西，以貴州和廣西為大後方，這樣第四戰區依舊處於第九戰區的護衛之下，日軍不會威脅到他管轄的廣西。但是，薛岳退守的是湘東南而不是湘西。
張發奎猛然意識到，桂北和桂東已經大門洞開，日軍隨時可能從湖南或廣東沖進廣西，於是緊急調動部隊布防。由於多時無戰事，臨戰之際張發奎才發現，號稱擁有九個軍二十一個師的第四戰區，實際上因為長沙和衡陽作戰，部隊已被重慶軍事委員會調得七零八落：第九十三軍需要從四川綦江方嚮往回趕；參加長衡會戰的第三十一軍回撤後正在整訓；第六十四軍需要從廣東往回抽調；第二十軍、第二十六軍和第十七軍等部隊，目前還在湖南南部與日軍周旋；第四十六軍、第六十二軍和第七十九軍，須從湘江邊的祁陽及其西南地區進入桂北。以上部隊大多經過長衡會戰，官兵筋疲力盡，人員與裝備急需整補，能夠支撐作戰的兵力加起來不足十萬。至於對雷州半島和越南方向的警戒，只能讓保安團和地方民團承擔了。
日軍準備進攻廣西的兵力龐大：湖南方向日軍第十一軍的第三、第十三、第三十四、第三十七、第四十、第五十八師團以及獨立戰車聯隊、第十四重砲隊，廣東方向日軍第二十三軍的第一〇四、第二十二師團以及獨立混成第二十二旅團，雷州半島方向的獨立混成第二十三旅團。以上共計十餘萬日軍，將從東北、東、東南方向對廣西分進合擊，大有一舉蕩平中國第四戰區的兇猛態勢。
日軍主力第十一軍剛剛結束衡陽血戰，便立即發動對廣西的攻擊，其連續作戰的動機、決心與能力，用一般的軍事常識已無法解釋。
“昭和十九年（一九四四年）的六月和七月，是日本和德國都遇到開戰以來最大苦難的時刻。”
在歐洲戰場，盟軍於諾曼底成功登陸後，德軍統帥部再次爆發內部危機，七月間發生的一次針對希特勒的暗殺事件，目的就是要立即中止戰爭。與此同時，盟軍突破德軍的“大西洋壁壘”，八月解放巴黎。在蘇德戰場上，蘇軍贏得列寧格勒戰役的勝利，其間先後實施十次以上的大規模閃擊，殲滅德軍兩百萬人，將入侵者全部趕出了蘇聯國土。之後，蘇軍迅猛追擊，攻入羅馬尼亞、保加利亞、匈牙利和捷克斯洛伐克，其前鋒直逼德國本土。
在太平洋戰場，日軍大勢已去。麥克阿瑟制訂了“雷諾”作戰計劃，決定以美軍第七、第二十四、第九十六步兵師和第一騎兵師以及其他勤務部隊共計二十萬兵力，對日軍第三十五軍第十六、第十二師團僅三萬人防守的萊特島實施大規模登陸。為了挽救戰局，日軍大本營製訂出“捷號作戰”計劃：由第十四方面軍司令官山下奉文上將負責在菲律賓的呂宋島與美軍進行地面決戰；由第三十五軍司令官鈴木宗作中將負責菲律賓群島中部和南部的防禦；對地面作戰實施空中掩護的是尚有千餘架戰機的第四航空軍。與此同時，日本海軍也將集結起最後的全部力量，力求殲滅美國海軍的太平洋艦隊。 ——日軍的“捷號作戰”計劃，“帶有決戰的性質”，是大本營為確保本土防禦圈進行的最後一搏。
菲律賓群島中的萊特島，東面是薩馬島，西面是宿務島，南面是棉蘭老島，盟軍一旦奪取該島，等於把菲律賓一分為二。麥克阿瑟率領的登陸艦隊十分龐大：二十艘航空母艦、十二艘戰列艦、一百多艘巡洋艦和驅逐艦，搭載著近二十萬名官兵，在上千架戰機的護航下，鋪天蓋地地向萊特島撲去。十月二十日上午九時四十五分，幾乎遮蔽了天空的艦載機首先轟炸灘頭，接著美軍第一騎兵師、第二十四步兵師、第九十六步兵師、第七步兵師依次排開，開始了太平洋戰史上規模最大的搶灘登陸。日軍在美軍的狂轟濫炸下很快失去抵抗能力，美軍登陸部隊潮水般地席捲了萊特島東海岸。下午二時三十分，麥克阿瑟乘坐登陸艇靠近萊特島，然後在大批戰的記者的簇擁下，他踩著海水重新踏上了菲律賓國土。 ——“我回來了！”麥克阿瑟說了這句他早已準備好並確信會刊登在世界各大報紙頭條標題位置的話。
與登陸戰同時進行的是萊特灣大海戰。
西南太平洋的一系列島嶼失守後，日本如果再失去菲律賓和台灣，運送戰爭物資和補給的海上運輸線將被斬斷。日本海軍聯合艦隊司令官豐田副武決心吃掉美軍太平洋艦隊以及萊特島登陸部隊。他策劃的海上決戰，充滿了絕境中破釜沉舟的意味：由小澤治三郎指揮北方艦隊的四艘航空母艦、兩艘戰列艦、三艘巡洋艦和八艘驅逐艦，從日本海南下直撲菲律賓，引誘美國海軍第三艦隊北上並與之決戰；由栗田健男指揮中央艦隊的三艘戰列艦、兩艘巡洋艦、十五艘驅逐艦以及日本海軍最後的王牌“武藏”號和“大和”號巨型戰列艦，從文萊啟程秘密駛入萊特灣，殲滅失去了海面艦隊掩護的美軍登陸部隊；由西村祥治指揮南方艦隊前衛分隊的兩艘戰列艦、一艘重巡洋艦和四艘驅逐艦，加上由志摩清英指揮的後衛分隊的兩艘重巡洋艦、一艘輕型巡洋艦和四艘驅逐艦，從琉球群島出發加入到對美軍太平洋艦隊的合圍中。
美軍沒有料到日本海軍會傾巢而出。幸虧兩艘執行巡邏任務的潛艇“海鯽”號和“鰷魚”號在菲律賓群島西面的巴拉望島附近，從雷達屏幕上看見了可疑的回波，艇長麥克林托克中校和克拉傑特中校很快認定這不是雨雲。靠近可疑目標併升起潛望鏡，他們看到了不遠處的海面上如高樓一般的巨艦——日本海軍中央艦隊的“武藏”號和“大和”號，是當時世界上噸位最大的戰列艦，戰艦全速前進時艦艏掀起的巨浪猶如小山。兩位中校在向第三艦隊司令哈爾西報告敵情后，朝著日本海軍中央艦隊發射出六枚魚雷。
這六枚魚雷，開啟了人類戰爭史上最大規模海戰的序幕。
日本海軍中央艦隊旗艦“愛宕”號瞬間起火，之後沉沒；接著，重巡洋艦“高雄”號受到重創，“摩耶”號被炸成兩截沉沒，“東方”號被魚雷擊中尾部。這是雙方都陷入混亂的時刻：日軍還沒開始作戰就已損失慘重，更重要的是本想隱蔽前進，現在因行踪暴露隨時可能遭遇美軍航母艦載機的打擊；美軍方面，哈爾西接到了栗田健男的艦隊自西向東駛入錫布延海的報告，他立即命令第三艦隊的航母戰鬥群前往攻擊。頗具戲劇性的是：小澤治三郎的北方艦隊本是作為誘餌，但其大張旗鼓地航行卻沒有被美軍發現；而秘密前進的栗田健男的中央艦隊反而提前暴露了。
十月二十四日上午，美軍艦載機升空了，直撲日本海軍中央艦隊的巨型戰列艦“武藏”號。儘管為其護航的重巡洋艦“宮殿”號在猛烈的攻擊中受到重創已退出戰鬥，但中了三枚魚雷的“武藏”號只是搖晃了幾下而已。直到七架美軍艦載機利用雲層掩護實施第五次攻擊，兩枚各重二百五十公斤的炸彈，分別穿透“武藏”號的前後甲板在艙內爆炸了。隨著“武藏”號的起火，美軍的魚雷機蜂擁而至，數十架轟炸機輪番投彈，半個小時之內“武藏”號先後被十一枚魚雷和十七枚航空炸彈命中。黃昏時分，這艘花費五年時間建造的巨型戰列艦終於支撐不住了，二百六十三米長的巨大艦體翻轉過來，與已經死亡的一千多名日本海軍官兵一起沉入大海。與此同時，栗田健男的重巡洋艦“妙高”號受到重傷，戰列艦“大和”號、“長門”號因中彈導致航速下降，驅逐艦“濱風”號、“清霜”號也因受傷返航。栗田健男不得不命令他的艦隊立即轉向，以迅速逃出美軍航母的攻擊圈。
而哈爾西留在戰場東面聖貝納迪諾海峽的特混艦隊，此時開始受到日本海軍北方艦隊航母艦載機的攻擊。儘管美軍艦隊火砲強大，但令官兵們震驚的是，日軍戰機不但不躲避對空砲火，而且迎著炮火徑直朝軍艦的甲板俯衝而下。一架日機撞到“普林斯頓”號航母的甲板上，引燃彈藥庫，伴隨著爆炸的巨響，鋼鐵的殘片和肢體的碎塊騰空而起。 “普林斯頓”號搖搖欲墜，完全失去了作戰能力。旁邊的輕巡洋艦“伯明翰”號靠過來企圖營救，結果“普林斯頓”號的又一次爆炸使得“伯明翰”號燃起大火。哈爾西決訂立即北上，迎戰小澤治三郎的航母艦隊。哈爾西第一次出動一百三十架艦載機，近一個小時的輪番攻擊後，北方艦隊的重型航母“瑞鶴”號嚴重傾斜，另外兩艘戰列艦受損。第二次，哈爾西出動一百七十架艦載機，擊沉了“千歲”號航母和“秋月”號驅逐艦，重創了“瑞鳳”號和“千代田”號航母以及“多摩”號輕巡洋艦。
晚上，日本海軍南方艦隊駛入萊特島南面的蘇里高海峽，布防在那裡的美國海軍第七艦隊對其發起了攻擊。這是世界戰爭史上最大規模的戰列艦搏鬥。美軍艦炮的精準度以及火力強度都佔據絕對優勢，雖然夜間艦載機無法戰鬥，但美軍已向這一水域派出了大規模的魚雷艇。 ——日本海軍戰列艦“扶桑”號被魚雷擊中發生爆炸，艦體斷裂沉沒，“山城”號被魚雷擊中發生爆炸，艦橋崩塌沉沒。重巡洋艦“最上”號燃起大火，最終被美軍擊沉。驅逐艦“山雲”號被魚雷擊中發生爆炸沉沒，“朝雲”號中彈後艦艏斷裂沉沒，“滿城”號和“時雨”號被魚雷擊中受傷……日本海軍南方艦隊一夜之間便不復存在了，而美國海軍第七艦隊只損失了一艘魚雷艇。
就在第七艦隊進行夜戰的時候，受到重創的日本海軍中央艦隊又回來了。栗田健男認為，美軍艦隊主力正被南方艦隊牽制，他殺個回馬槍將起到出其不意的效果。只是，由於沒有收到小澤治三郎的電報，他並不知道自己已經位於哈爾西的第三艦隊的背後。二十五日拂曉，在萊特灣以北的薩馬島海域，中央艦隊的觀察哨報告：發現了哈爾西的第三艦隊。實際上，日本人發現的是第七艦隊的一支小部隊——由斯普拉格少將指揮的只有六艘小型航母和四艘輕型驅逐艦的分遣艦隊，其任務不是海戰，而是對付潛艇以掩護陸軍的登陸作戰。 ——斯普拉格少將決心以自己微弱的力量，把日本海軍的中央艦隊死死纏住。
一聲巨響穿透清晨的霧氣，從巨型戰列艦“大和”號上發射的巨型砲彈朝著斯普拉格飛了過來。
巨彈未落之際，輕型航母上的艦載機緊急起飛了。
斯普拉格沒有對付戰列艦的大砲和穿甲彈，他只有魚雷和普通砲彈。普通砲彈對日本海軍的戰列艦不起作用，但魚雷卻把栗田健男的重巡洋艦“熊野”號和“羽黑”號擊傷了。戰鬥中，斯普拉格的輕型航母“甘比爾灣”號被日軍艦砲擊沉，旗艦“方肖灣”號航母受到重傷。接近中午的時候，斯普拉格支持不住了，栗田健男的中央艦隊大有一舉衝進萊特灣的態勢。這是一個嚴峻的時刻，也是太平洋戰場上最莫名其妙的時刻：在栗田健男與麥克阿瑟之間，只有斯普拉格的這支小規模的分遣艦隊。如果栗田健男衝入萊特灣，麥克阿瑟的登陸部隊只能任憑日本海軍艦炮打擊，美軍也許會因為後路斷絕而令萊特灣登陸戰功虧一簣。但是，栗田健男突然命令艦隊掉頭向北，也就是說，中央艦隊在有望攫取勝利之時突然撤出了戰場。至今，仍有人為栗田健男的這一命令爭論不休：或許是他得知哈爾西的主力艦隊正在南下，準備與他決戰；或許是他得知麥克阿瑟已在萊特灣成功登陸，並在那裡設下一個巨大的陷阱等著他去自投羅網。總之，日本海軍最後的戰機就這樣悄無聲息地流失了。
哈爾西的主力艦隊確實正向南駛來，因為他接到了緊急增援斯普拉格的命令。只是，等到哈爾西的艦隊趕到時，栗田健男的中央艦隊已經向北遠遁了。
萊特灣海戰，日本海軍被擊沉航母四艘、戰列艦三艘、重巡洋艦六艘、輕巡洋艦四艘、驅逐艦十一艘、潛艇一艘，其餘參戰艦隻也受到不同程度的損傷。日本海軍還損失了五百餘架各種戰機，一萬多名海軍官兵和艦載機飛行員死亡。
日軍大本營終於意識到，戰爭可能到了最後時刻，並開始思及日本戰敗的後果：“以作戰挽回敗局已經無望”，“今後將逐步陷入窮途末路。為盡快求得結束戰爭，不得不依靠政略來謀求戰爭的解決，此時的條件只有保持國體這一條”。
絕境中的日軍使用了一種極為特殊的攻擊方式：自殺式攻擊。
日軍自殺式攻擊隊被稱為“神風特攻隊”。
成立於一九四四年十月的“神風特攻隊”，其倡導者是日本海軍第一艦隊司令大西瀧治郎中將。面對全線潰敗的危局，十月一日，大西瀧治郎召集航空隊的飛行員開會，決定組織“駕機撞艦”特別攻擊隊——駕駛載有一千公斤烈性炸藥的飛機追踪目標並與之同歸於盡。 “神風特攻隊”隊員均為十八歲至二十五歲的青年，執行任務前可以與親人或女人相處三個月。出擊前寫下絕命書，然後被關閉於機艙內；起飛時不帶降落傘，起飛後供降落使用的起落架自行脫落——只要飛上天空，除了俯沖之外，沒有任何其他選擇的可能。
日軍於一九四四年下半年開始的自殺式攻擊，極具象徵意義，因為此時的大日本帝國除了“玉碎”之外，確實沒有其他選擇了。這就可以解釋，為什麼在大勢已去之時，儘管日軍大本營以及中國占領軍的將領們，誰都說不清打通中國大陸交通線到底對行將崩潰的戰局能夠產生何種裨益，但日本人還是固執地要把這場大規模的野戰繼續進行下去。在太平洋戰場上，日本的“絕對國防圈”無論是海上還是陸地都已被美軍突破；在中國戰場上，遠征軍的反攻作戰已將日軍趕出滇西，共產黨抗日武裝正在華北發動反攻。為了防衛日本本土、西南諸島、台灣、菲律賓一線，日軍大本營決定“在中國方面按預定計劃推行湘桂作戰，由大陸交通來彌補不安全的海上交通，並實行對美（以空戰為主）作戰的準備”。 ——日本人固執地認定，只要打通了縱貫中國大陸的鐵路交通線，便可為保障日本本土安全建立起一條具有巨大迴旋縱深的防線，讓日本在戰爭危局中保有自如進退的通道和空間。
雖然從黃河岸邊開始的作戰已經打到湖南，而且還要接著向南打下去，但兵力補充以及物資供應的遲緩無法迴避。更為嚴重的是，隨著這條漫長戰線的不斷延伸，日軍中國派遣軍已無法切實指導即將深入中國西南腹地的湘桂作戰。鑑於此，一九四四年八月，日軍大本營決定在中國戰場成立第六方面軍，統一指揮位於華中的第十一軍、位於華南第二十三軍以及位於武漢地區的第三十四軍，由華北方面軍司令官岡村寧次改任第六方面軍司令官。
“一九四四年八月二十五日，我被免去華北方面軍司令官而充任第六方面軍司令官。這種極其平常的人事變動，本無足怪。但其後僅隔三個月，又被轉調他任，對於關係重大的方面軍司令官職務變動如此頻繁，使我感到詫異和不滿。”岡村寧次在第六方面軍僅僅待了三個月，就被調去南京任侵華日軍（即中國派遣軍）總司令官。大本營這種混亂的人事變動，顯露出日軍核心軍事機構已經亂了方寸。岡村寧次不由得想起年初一位日本和尚給他算過的命：“本年截然不同於前兩三年，命運將有極大變化。”——岡村寧次不知道自己的命運是否也就是日本的命運。
更令岡村寧次心情惡劣的，是他赴任路上的所見所聞。日軍第六方面軍司令部設在武漢，武漢會戰期間他曾任第十一軍司令官，而此時的武漢已經荒涼如廢墟，全城“連個中國人影都見不到”。在專門招待日軍飛行員的旅社里，“青年軍官因頻頻出征，常有去而不回者”，招待員也是一臉淒涼的神態。由於日軍完全喪失了製空權，以前“在漢口、九江之間，往來內地之大型運輸船常達三四十隻，如今連十噸左右的小汽船均被敵美空軍炸光”。第六方面軍的戰鬥指揮部設在湖南衡山，原本從武漢乘飛機到衡陽，然後再換汽車，半天便可抵達，現在至少需要三天，即使乘飛機也只能是小型偵察機，而且還須數架戰鬥機護送。而要想南下廣州方向的第二十三軍，則更是危險，必須繞飛台灣才可勉強抵達，不然岡村寧次很可能成為第二個山本五十六。
由於此前在湖南境內的作戰十分艱難，攻占衡陽的時間比“一號作戰”計劃規定的晚了一個多月，在九月中旬攻占廣西的桂林和柳州已不現實，於是大本營對“一號作戰”計劃進行了修訂：廣東方向的第二十三軍於九月上旬自西江兩岸發動攻勢，向西挺進，攻占廣西與廣東交界處的梧州附近地區，十月下旬前完成攻擊柳州的準備；湖南方向的第十一軍於九月下旬從衡陽附近發動攻勢，向西南方向挺進，攻占位於湖南與廣西交界處的全州，在十月前完成攻擊桂林的準備。十一月，第二十三、第十一軍發動包圍攻勢，捕捉中國第四戰區主力，攻占桂林和柳州，視情況向貴州境內實施追擊。而後，以三個師團的兵力攻占廣東韶關，徹底打通粵漢鐵路南段；同時，第十一軍攻占南寧，打通通往法屬印度支那的國際交通線。
一九四四年的中國戰場，蔣介石既要面對日軍從中原一直打到西南的貫通大陸交通線的作戰，還要面對中國軍隊深入緬北和滇西打通中印公路和滇緬公路的作戰，東西兩面危難的戰局令重慶軍事委員會處在了腹背皆需苦戰的境地。
早在日軍圍攻衡陽時，白崇禧就曾提醒蔣介石，日軍攻下衡陽後必向廣西繼續推進，以便在佔領平漢路、長衡路控制粵漢鐵路北段後，打通湘桂、粵桂二線控制粵漢鐵路南段。白崇禧認為，桂林城石山環繞，有很多岩洞可以藏兵，以抵禦日軍的砲擊或轟炸；且當年為防止長征中的紅軍進入廣西，桂軍在湖南與廣西交界處修築了不少堅固工事。所以，廣西是可以守一下的。只是第四戰區兵力不夠，須第七、第九戰區與之聯合作戰。蔣介石立即命令軍事委員會擬訂桂柳作戰計劃，同時命令第四戰區迅速調動部隊前往湘桂交界處的全州和黃沙河一線準備阻擊日軍。八月二十四日，桂柳作戰計劃頒布，至少叢書面上看三個戰區是聯合行動的：
第一期（敵未突破衡陽以西我現設主陣地以前）
一、第九戰區：
（一）湘江以東各軍，就現態勢續行攻奪要點，牽制消耗敵人，並相機擊破之。
（二）湘江以西各軍，調整如次：
1.李玉堂（歸王耀武指揮）指揮第三十七軍（該軍主力刻在湘江東岸）、第六十二軍、第七十九軍、第四十六軍之新編第十九師及彭璧生部，以有力一部，於現陣地佔領前進陣地與敵接觸；其主力於茅洞橋、新橋之線佔領主陣地；並抽調一部於雞籠街附近，積極整備，構築預備陣地。但第三十七軍之主力，應暫控制於松柏西南地區，與主陣地之右翼聯繫。
2.王耀武直轄第七十三軍、第七十四軍、第一〇〇軍。
（1）第七十四軍（欠第五十七師），以一部於現陣地佔領前進陣地與敵接觸，其主力於新橋以北蒸水西岸佔領主陣地；並控置於金蘭寺一帶，積極整備，構築預備陣地。第五十七師到達邵陽後，擇要構築工事，積極整補，準備作機動使用。
（2）第一〇〇軍，以一部攻擊永豐東南之敵，其主力控置於界嶺一帶（永豐、邵陽間），積極整備，構築預備陣地。
（3）第七十三軍，以原態勢向敵攻擊。
（三）第四十六軍，先抽調控置部隊一個師，集結於柳州，並擔任柳州之防務，其餘一個師（新編第十九師），仍在現地服行原任務，與敵保持接觸。
（四）湖南作戰各軍，除服行原任務外，應以小部隊為單位，附必要工兵及爆破器材，編成多數之游擊隊（每軍抽調之兵力，不得超過二個團），採取避實擊虛戰法，輪番襲擊敵之水陸交通，並與空軍配合，使敵補給困難。
二、第四戰區：
（一）第四十六軍之一個師，調柳州後，將第三十一軍（欠第一三五師）移至桂林，擔任固守。
（二）第九十三軍，以一部佔領黃沙河陣地，以主力防守全州。
（三）南寧以南各部隊，防守現陣地，繼續加強工事。
（四）發動地方武力，積極予以組訓，並分別酌設機構，俾收統一指揮之效。
（五）南寧、鬱林（玉林）以南各公路及敵可利用之交通線，應繼續發動民眾徹底破壞之，並切實疏散各交通線之壯丁及糧食、物資，加強堅壁清野。
（六）擴修獨山機場，俾我空軍始能發揮威力，由航空委員會另擬辦法呈核。
三、第七戰區：
（一）以現態勢防阻敵人（即在粵漢路南段者，以主力利用南北各山險及既設陣地，持久作戰），以六個團兵力（必須以一個建制師為骨幹），固守曲江。
（二）依狀況先抽調兩個師，秘密開赴連山、梧州構築工事，並固守之。
第二期（敵突破衡陽西側我現陣地後大舉侵桂時）
一、第九戰區：
（一）李玉堂所率第三十七軍，轉移湘江西岸，第六十二軍、第七十九軍及彭璧生部，轉移湘桂路以南地區，而王耀武直屬各軍，則在湘桂路以北地區，並以邵陽為根據地（須以有力一部固守之），積極夾擊，側擊西犯之敵。
（二）其他第九戰區各部隊，亦應於公路西側攻擊敵人，予以牽制消耗。
（三）游擊部隊，繼續襲擾困疲敵人，並斷其後方補給交通。
二、第四戰區：
（一）第九十三軍之任務，以一部佔領黃沙河，以主力死
（二）敵如鑽隙深入桂林附近，則適時抽調第四十六軍及第七戰區轉用之兩個師，協力守軍包圍而殲滅之。
（三）南寧以南各部隊，採機動戰法，但如可能，仍依既設堅固工事，極力拒止敵人，俾能確實掩護柳州以西我後方交通。
（四）越北敵如犯河田路，則以桂綏獨立第三團（主力在龍州，一部在靖西），向田東逐次轉進，阻擊敵人。
（五）利用地方武力，配合正規軍，積極打擊敵人。
三、第七戰區：
（一）準備以一軍長率領兩個師，適時參加桂林決戰。
（二）梧州仍留一個師固守之，並另以西江兩側之挺進部隊及地方團隊，準備攻擊沿江西進之敵。
日軍第十一軍圍攻衡陽時，蔣介石曾調集中國軍隊的五六個軍馳援衡陽。衡陽之戰結束後，日軍為進一步攻擊廣西，其第三十七師團八月中旬從長沙向西南直撲邵陽；第三師團和第十三師團則分別渡過湘江和舂陵水直撲常寧及其以西的白水；衡陽附近的第四十師團和第八師團則沿著湘桂鐵路向西攻擊——日軍第十一軍試圖掃清聚集在衡陽外圍的中國軍隊，把攻擊前鋒推至廣西邊境。重慶軍事委員會立即命令王耀武的第七十三、第七十四、第一〇〇軍，從湘江以西戰場向湖南中西部的新化地區收縮，以守護川黔門戶；命令湘江以西的第六十二、第七十九軍沿著湘桂鐵路逐漸西退，節節阻止西進的日軍，為第四戰區的戰備贏得時間。
九月八日，第七十九軍退到湘南與桂東北交界處的東安、冷水灘一線，試圖遲滯日軍第十三師團的推進。日軍一部裝扮成中國官兵，與便衣隊一起迂迴到第七十九軍軍部附近，軍長王甲本命令第九十八師奮力抗擊，同時率領軍部人員迅速轉移。九日拂曉，第七十九軍軍部和手槍排行進到紅爐寺與東安之間的山口村時，突與日軍遭遇。王軍長走在警衛營的前面，後面的部隊距他還有二三百米，當他看見前面出現了日軍時，由於日軍身穿中國軍隊的軍裝，王軍長誤認為是友軍，繼續前行，距離日軍數十米才發覺情況不對，隨即拔槍射擊，當面日軍的機槍子彈密集地飛來，手槍排官兵在激戰中全部陣亡，王軍長和副官多處負傷——“旋有敵兵三名，用刺刀和大刀將軍長王甲本砍死。隨即我後續部隊趕到，將敵擊退。”
四十三歲的軍長王甲本是雲南人，早年畢業於雲南講武堂第十四期砲兵科，加入滇軍部隊參加過北伐諸戰役，後在國民革命軍第五十一師任旅長、第九十八師任師長，其間畢業於陸軍大學將官班。全面抗戰爆發後，王甲本率部抗敵，屢建戰功，曾率第九十八師與新四軍第三支隊在安徽宣城聯合痛擊日軍。連續三次參加長沙會戰，第二次會戰中率部阻擊日軍兩天三夜，戰後被譽為“硬戰將軍王甲本”，不久晉升為第七十九軍軍長。
十三日，日軍第十三師團第一〇四聯隊推進到湘桂交界處的黃沙河附近——“重慶軍抵抗微弱，第一線中隊輕而易舉衝入敵陣地。然而，陣地主體為以混凝土構築並有帶掩蓋的火力點，聯隊長當時說'真是精心構築'，但又多少有些不解，重慶軍似乎預先完全不知我軍前進，而配備也未完成，絡繹不絕由我佔領陣地的後方部隊到來，不斷出現茫然呆立不抵抗的士兵。”同一天，日軍第三師團第三十四聯隊、野戰砲兵第三聯隊，沿著瀟水河岸和河岸以西的山地向南推進，雖然沿途遭到美軍戰機的反复轟炸，還是攻占了從湘南進入桂北的交通要衝——道縣。
這一天，白崇禧對廣西防禦作出如下部署：第九十三軍推進到湘桂交界處的全州布防，沒有命令不得撤退；第六十二軍和第七十九軍繼續在湘桂鐵路沿線阻擊日軍；第二十、第二十六軍速向道縣前進，由南下日軍的側面止敵進犯，並準備參加桂柳決戰；第三十一、第四十六軍集結在桂林以及附近地區，構築工事，準備死守。同時，白崇禧要求廣西全省動員，揚民風強悍之風，編出五萬人的基幹力量，並向蔣介石申請裝備和軍餉，為第三十一、第四十六軍各編出一個補充師，再另成立兩個獨立縱隊。白崇禧的理由是：一旦增援部隊不能如期抵達，“這些部隊可以立即參加戰鬥”。鑑於廣西岌岌可危的局面，蔣介石要求軍事委員會按照白崇禧的要求如數交撥。
然而，白崇禧的部署尚未落實，就傳來了全州失守的消息。
全州為防禦桂林和柳州的前沿，陳牧農的第九十三軍奉命利用國防工事固守三個月。但是，當日軍第十三師團越過黃沙河後，第九十軍的警戒部隊稍事抵抗即行撤退。日軍趁機向第九十三軍防線的側背迂迴，陳牧農指揮部隊打了一夜也後撤了。有史料顯示，第九十三軍的撤退令，是戰區司令長官張發奎下達的，理由是全州的側背與後方聯絡線均受到了威脅。第九十三軍沿著湘桂鐵路，撤往桂林以北的大溶江。日軍第十三師團的前鋒，是第一〇四聯隊第一大隊第二中隊，該中隊向前進行武力搜索時，發現中國軍隊佈設的防禦陣地十分堅固，以洞穴碉堡為中心縱深竟達四公里，陣地前還有數道鐵絲網和一些坦克。但是，陣地四周一片寂靜。中隊長宮本學大尉判斷：中國軍隊很可能已經退卻，但也不能完全排除設有圈套。於是潛入全州縣城——“城內並無重慶軍，只在路上見到不久前像是敵軍本部的地方，內有凌亂桌椅等物。宮本大尉證實敵已退卻，立即以無線電報告聯隊，並掃蕩了城內。”九月十四日，日軍佔領全州。
全州是進出湘桂兩省的軍事隘口和險要孔道，第九十三軍的不戰而退致使廣西面向湖南的門戶洞開。
之前，第九十三軍軍長陳牧農曾電呈重慶軍事委員會，詳細報告了他的部隊在全州構築工事、周密設防的情況：
（一）全州附近情形，刻黃沙河已構築之工事，職已親赴各實地視察完畢。
（二）以固守全州附近，遵構四個團之工事，已於二十六日開始構築。
（三）工事配備，自全縣車站北方之金背嶺，亙東南地區經白竹塘、蛇公壩、龍眼塘……蔣家、西瓜坪、雷公嶺之線，構築閉鎖式子母堡之主陣地。在主陣地帶前方三公里內，扼要構築警戒陣地；在主陣地帶內方及車站附近，沿城西南各高地至雷公嶺四周，構築核心工事……
（四）兵力部署擬以新八師全部固守主陣地帶及核心，以第十師之四個營附戰防砲一排，守黃沙河。該師主力將控制於全州車站以西地區為預備隊，準備由鐵路兩側陣地前方出擊。
（五）糧彈集積已開始準備中。
蔣介石立即批复：“發給軍臨時費洋五十萬元，準該軍實報實銷可也。”——事實是，第九十三軍既沒有嚴陣以待，更沒有全力阻敵，陳牧農的報告隨之成為一紙空文，國民政府撥出的經費也隨即付諸東流。
蔣介石震怒，命令將陳牧農就地正法。
有人認為，陳牧農當時應向張發奎要一紙命令，以便事後證明第九十三軍的撤退是奉命而為。可陳軍長說，長官的指示就是命令，怎麼能對長官的命令索要證據呢？ ——陳牧農認為，張發奎必會出面向蔣介石解釋，但他很快就發現自己必死無疑：
張發奎派一個軍官帶著憲兵乘坐吉普車向大溶江附近第九十三軍軍部駛去，說是要接陳牧農到柳州去開會。聽說陳牧農的部下有人提醒他不要去，陳牧農認為他是按照長官的指示行動的，為什麼怕去見長官呢？不去反而不好。可是吉普車並沒有把他帶去柳州見張發奎，而是到桂林後就送到桂林防守司令部交給韋雲淞執行槍決。韋雲淞叫總務處長韋士鴻去對陳牧農說明奉司令長官（張發奎）轉委員長（蔣介石）的電令，因為他“擅自撤退”，由桂林防守司令槍斃他。 “以昭炯戒”！並問他對部隊有什麼話要交代，對家屬有遺囑沒有。陳牧農說：“張長官害了我，沒有什麼話可說的！”他還能說什麼呢？蔣介石不叫把陳牧農押解到重慶去交軍法審判，張發奎也不把陳牧農帶到柳州去交軍法審判，而是交給桂林防守司令韋雲淞執行槍決，是因為交軍法審判，蔣介石怕張發奎所玩弄的把戲就會被揭露出來。同時，殺一個陳牧農來警戒韋雲淞及桂系防守桂林的部隊，要桂係部隊只能“死守”，不能逃跑。
桂柳會戰剛剛開戰，中國軍隊就死了兩位軍長。
殺了軍長就能挽回部隊消弭的戰志嗎？
全州失守，導致桂林暴露在日軍面前。
十七日，美軍第十四航空隊炸毀了桂林機場的跑道以及其他航空設施，從桂林撤往昆明。
從湖南、廣東以及雷州半島三個方向侵入廣西的日軍，一路不停，晝夜猛進：日軍第十一軍佔領全州後，主力集結在全州、道縣地區準備進攻桂林。同時，為消除側翼的威脅，在湖南南部，日軍第三十七師團在第一一六師團一部的冊應下，擊退中國軍隊第一〇〇軍的阻擊，二十七日攻入邵陽；日軍第三十四師團擊退中國軍隊第三十七軍第六十師而從廣東向廣西推進的日軍第二十三軍，其第一〇四、第二十二師團以及獨立混成第二十二旅團，沿著西江兩岸平南地區攻擊前進，另以獨立混成第二十三旅團攻取平南南面的丹竹機場。第四戰區在這一方向上兵力薄弱，僅有第六十四軍的兩個師。日軍第一〇四師團兵分三路合圍梧州：沿西江北岸推進的第一六一聯隊攻占德慶；第一三七聯隊佔領梧州，該聯隊的第三大隊擊退中國軍隊第一三五師的阻擊，二十八日攻取丹竹機場沿西江南岸推進的日軍第二十二師團，二十四日攻占羅定，二十五日攻占鬱從雷州半島出發的獨立混成第二十三旅團，二十二日攻占容縣，二十八日攻占平南。 ——自此，廣西東部所有的軍事屏障全部失守，桂林和柳州均已處於日軍的刀鋒之下。
長期懈怠的中國第四戰區，仍在忙於回防廣西的軍事調動：第二十七集團軍總司令楊森指揮的第二十軍在道縣附近與日軍接觸，第二十六、第三十七軍正向湘桂邊境的龍虎關、恭城靠近；戰區副司令長官兼第十六集團軍總司令夏威指揮第三十一、第四十六軍負責桂林外圍和城內固守；第九十三軍移至義寧附近，暫歸第二十七集團軍副總司令李玉堂指揮，與第七十九軍一起參加桂林保衛戰；第三十五集團軍總司令鄧龍光指揮第六十二、第六十四軍，集結在位於桂林東南、柳州東北的平樂附近，作為戰區機動部隊。 ——以上部隊，大多剛從湖南進入廣西，久戰之後官兵疲憊，行動緩慢，士氣不佳，因此均沒能按時趕到預定位置，對日軍向桂林和柳州的逼近沒能起到阻擋作用。
十月九日，鑑於整個廣西的危局，第四戰區把能夠指揮的部隊編成四個兵團：桂林方面軍，由夏威任總司令，指揮第四十六、第三十一、第九十三、第七十九軍，其中一個軍守桂林，兩個軍守桂林外圍防線，一個軍布防桂林以南；荔浦方面軍，由楊森任總司令，指揮第二十、第二十六、第三十七軍以及湘桂地區游擊部隊，以一部襲擊南下日軍的側後，一部在荔浦以南經二塘至柳州一線擔任警戒，主力配備在平樂、荔浦以及新圩地區；西江方面軍，由鄧龍光任總司令，指揮三個師、一個團和兩個縱隊，配置在桂東南的桂平、大湟江口地區；戰區直轄兵團，由第六十二和第六十四軍組成，控制在柳州以及柳州至荔浦以北地區。 ——面對日軍的三面合圍，第四戰區除了分兵把守之外，沒有任何作為。
岡村寧次的部隊儘管推進順利，但官兵們普遍心情不佳。一是天氣變得惡劣起來，秋雨比往年來得都早，連綿陰雨“已經超過兩旬”，道路泥濘，人馬不堪其苦，飢病交加，部隊“必須走遍從未經歷過的極端難行的道路”。二是太平洋戰局惡化的消息不斷傳來，大本營甚至向岡村寧次提出警告，千萬“避免重蹈英帕爾覆轍”，一定要確保後方補給的暢通到位。而岡村寧次反倒因此更加堅定了尋找挽救敗局突破口的決心。
十月十一日，岡村寧次下達了攻擊命令：
一、第十一軍應於十一月三日大致從道縣、全州一線出發攻占桂林，然後與第二十三軍互相呼應，攻占柳州。攻柳州時無需注意奪取城市，應以軍主力從柳州北方地區深入柳州西部地區，向敵背後挺進，與第二十三軍相配合，圍殲敵主力。
二、第二十三軍十一月三日以後，大致從三江圩（柳州東南偏南一百一十公里）、桂平（柳州東南偏南一百四十公里）一線出發，以一支兵力攻打柳州，以主力向柳州西北地區挺進，冊應第十一軍圍殲該方面敵軍主力。在此期間派一支兵力做好攻占南寧的準備。
岡村寧次下達作戰命令的這天，從雷州半島一路北進的日軍獨立混成第二十三旅團強渡黔江，於十月十二日攻占桂平和蒙圩；從廣東出發沿著西江一路西進的日軍第一〇四師團一部，從丹竹機場出發逼近平南以西的大湟江口。 ——日軍已經接近了桂柳戰場的側背。
面對日益緊迫的敵情，第四戰區不得不改變策略，制訂出一個反擊計劃，其核心是：集中主力殲滅從廣東進犯的日軍，以解除對柳州側背的威脅，得手後再轉進桂柳方向與日軍決戰：
一、戰區以確保桂、柳，並掩護柳州空軍基地之目的，決以有力兵團於荔浦、桂林各附近地區，拒止湘桂路及龍虎關方面之敵，以優勢兵力集結於武宣東南附近地區，先擊破進犯西江之敵，以利爾後作戰。西江方面會戰日期，預定十月二十日以後。
二、敵如以主力向西江方面進犯時，集結有力機動部隊於武宣、來賓以南地區，乘敵進出潯江、郁江北岸，兵力分離與態勢不利之際，即取攻勢，一舉而擊破之。此時荔浦及桂林方面軍，各拒止當面之敵，極力遲滯敵人，俾西江方面之作戰順利。但荔浦方面軍應以有力一部，冊應西江方面之作戰。
三、敵如以主力向荔浦方面進犯時，應在平樂、荔浦、陽朔間地區，竭力拒止敵之進犯，並予遲滯消耗。不得已時，應確保修仁隘口。
四、敵如以主力向桂林方面進犯時，外圍軍應協力防守軍，極力拒止敵之進犯。不得已時，以有力部隊確保永福隘口。在敵採取上述二三項行動時，西江方面於集中完畢後，索敵而擊破之。
五、如敵在西江、荔浦、桂林三方面同時進犯，並以有力一部由越南分向歡龍路進犯南寧及田靖路時，蒸浦及桂林兩方面，極力拒止敵人之進犯，另集結並轉用有力兵團，先擊破西江方面之敵。靖西、南寧兩指揮所，指揮地方團隊，利用地形，極力拒止敵之進犯，依情況轉用有力一部，擊攘該方面之敵，確實掩護黔桂路，以策後方安全。
……
第四戰區的御敵方案，猶如典型的中國式官樣文章在一系列“如果”之後，皆為籠統的以“有力一部”拒敵進犯。 ——雖然難以落到實處，好處卻是無論勝敗部署都沒錯。可對於中國軍隊而言，“有力一部”到底是誰？前出到哪裡拒敵是最佳位置？採用正面強攻還是兩翼包抄？主攻是誰協同是誰冊應又是誰？此時，岡村寧次的部隊在攻擊方向上沒有先後主次之分，是明顯的多路同步向心突擊。即使如同第四戰區的判斷，廣東方向的日軍為突擊先鋒，那麼把中國軍隊的主力集中於這一路，即使能打上一陣子，想必這邊還在打的時候，那邊的日軍第十一軍早已突到桂林城下了。第四戰區的御敵方案等於什麼也沒說，只有“不得已時”，也就是無法拒敵進犯時，那些必須要守的“隘口”倒是說得很具體。所有的將領都很清楚，這實際上是在指示脫離戰場時的路線或方向。
廣西之戰，是中日戰爭的一個典型縮影：中國方面無論是戰略還是戰術，都停留在“兵來將擋，水來土掩”的簡陋狀態。只是，中國第四戰區置湖南方向的日軍第十一軍於不顧，把局部反擊對象選定為從雷州半島過來的獨立混成第二十三旅團，這既出乎了岡村寧次的預料，也令獨立混成第二十三旅團有些措手不及。
位於廣西東南部的桂平，處於黔江與郁江的合流處，是從南面屏障柳州的戰略要地。該城的北、東、南三面環水，西面則是連綿的高地，而西南面的蒙圩則是卡在貴縣（今貴港）到桂平公路上的交通要點。日軍獨立混成第二十三旅團佔領桂平和蒙圩後，獨立步兵第一二九大隊（野野木大隊）、第一二八大隊（谷村大隊）和第一三〇大隊（竹之內大隊）開始構築陣地，準備參加北上攻擊柳州的作戰。他們沒有預料到會遭遇攻擊，因為根據情報顯示，當面只有從桂平撤下來的中國軍隊第一三五師一部。
十月十九日，鑑於第六十四軍主力已抵達反擊戰場，第四戰區隨即下達了作戰命令：第六十四軍和桂綏第一縱隊附砲兵部隊，反擊桂平和蒙圩；第三十一軍第一三五師和桂綏第二縱隊向平南和丹竹出擊，遲滯日軍第一〇四師團的推進；第四十六軍（欠第一七〇師、新編第十九師和一個砲兵連）附第三十一軍第一八八師向反擊地域推進待命。
十九日，天剛濛濛亮，日軍野野木大隊的陣地正面突然落下密集的炸彈和砲彈，中美聯合空軍的多架戰機以及第六十四軍的火砲開始了火力突襲。蒙圩四周都是農田，日軍依村莊修築的據點“立即為猛烈的砲火硝煙所籠罩，一片農田瞬間化為黑色。在此之前，附近曾是一派翠綠的菜田。野野木大隊雖在各個陣地奮力防禦，但第一線當天即被突破”。掌握著戰場製空權的中美聯合空軍，給與了日軍獨立混成第二十三旅團以嚴重殺傷，旅團指揮部與上下級之間的通訊聯絡被炸斷，野野木文雄大隊長被炸成重傷。 “二十日夜，旅團長下河邊憲二少將指揮竹之內大隊主力（步兵兩個中隊）向蒙圩前進，二十一日拂曉到達該地東北端，但因敵機猛烈轟炸未能進入蒙圩，在山腳下隱蔽了一天”。晚上，第六十四軍對蒙圩形成了包圍態勢，日軍第一三〇大隊大隊長竹之內繁男組織反擊，兩軍在桂平西側的高地上混戰一夜未分勝負。
二十二日，天色陰沉，第六十四軍軍長張弛決心不等空軍助戰，命令部隊出擊。在砲兵的掩護下，桂綏第一縱隊攻占新德村一線，當面日軍向後退守。第一五五師和第一五九師也擊垮了當面日軍。下午，天氣轉晴，中美聯合空軍的戰機來了，但日軍吸取教訓把陣地設在隱蔽的山地中，致使來自空中的轟炸效果不佳。晚上，經過激戰的雙方形成對峙。
二十三日，第六十四軍各部隊逐漸向蒙圩壓縮，日軍獨立混成第二十三旅團指揮部撤到數里之外，並開始動員勤雜官兵確保後方安全。第一三〇大隊第一中隊剛剛攻占桂平西南十公里處的新安山，中美聯合空軍的戰機就來了，中國官兵急忙鋪設對空標誌，竹之內繁男立即命令向中國軍隊的陣地發射煙幕彈，結果導致戰機將炸彈扔在了中國官兵頭上。一陣混亂後，中國官兵對新安山日軍陣地發動了凶狠的襲擊，第一三〇大隊第一中隊中隊長被打死，全中隊最後逃出陣地的官兵不足二十人。
因獨立混成第二十三旅團對外聯絡的中斷，日軍對中國軍隊發起的反擊一無所知，第二十三軍的後續部隊還在按預定計劃向前推進。中國軍隊第一八八師的一個團和第六十四軍的一個師奉命前去阻擊，以掩護反擊戰場的側翼。日軍第二十二師團第八十五聯隊派出的先頭部隊，試圖與獨立混成第二十三旅團取得聯絡，但在桂平附近被中美聯合空軍發現，遭到轟炸後繞道前行，結果在蒙圩附近被捲入中國軍隊反擊的旋渦。日軍的這支先頭部隊沒帶任何工具，倉促中只能用飯盒挖掘掩體，但每隔半小時就有戰機對其轟炸，日軍很快堅持不住開始潰退。 ——第二十二師團這才知道，獨立混成第二十三旅團正在遭受圍攻。
從二十四日開始，中國軍隊繼續對獨立混成第二十三旅團實施壓縮。被炸成重傷的野野木大隊長被抬下戰場，在一個山洞裡繼續指揮作戰，但該大隊的陣地還是相繼失守，躺在擔架上的野野木心情焦躁：旅團的對外聯絡中斷，目前部隊各自為戰，官兵對中美戰機的轟炸十分恐懼，當面中國軍隊重砲的射擊精準度也令他們驚慌失措。二十六日，中國軍隊再次發動攻擊，第六十四軍一部衝入蒙圩，在殘垣斷壁中與殘存的日軍展開巷戰。但是，日軍第二十二師團從第六十四軍的右翼靠近了蒙圩，日軍第一〇四師團也從黔江方向開始攻擊中國軍隊第一五師和桂綏第二縱隊。
二十八日，鑑於日軍第一〇四師團的靠近，統一指揮反擊作戰的第十五集團軍總司令鄧龍光決定停止攻擊，命令第四十六軍接替第六十四軍繼續與日軍獨立混成第二十三旅團周旋，第六十四軍則緊急向柳州以南、桂平以北的武宣方向移動以阻截日軍。 ——戰後資料表明，日軍獨立混成第二十三旅團已到了山窮水盡的地步了，最嚴重的是彈藥告罄，迫使“旅團長以下，造竹槍準備突擊，但中國軍未能乘機予以殲滅”。
天氣惡劣，山洪暴發，道路一片汪洋，當第六十四軍官兵冒雨抵達武宣時發現為時已晚。
日軍第一〇四師團試圖繞到中國軍隊的背後，但他們必須通過險要的大藤峽，中國官兵長途奔襲扼守要道令日軍難以逾越。於是，第一〇四師團繞路大瑤山，穿越荒無人煙的山嶺，沿途再次與中國守軍發生激戰，雙方都打得筋疲力盡，日軍“計戰死者約八十名，負傷者約一百名。戰死者中有第三大隊大隊長難波正六少佐。自本作戰開始以來，該少佐在聯隊戰鬥中經常奮勇當先，積極作戰，鈴木師團長等對其戰死甚為痛惜。此外，聯隊長上野源吉大佐、第一大隊長高柳克已少佐亦負傷”。十一月四日，日軍第一〇四師團終於繞過中國軍隊，攻占了桂平以北的重要支撐點武宣。
暴怒的白崇禧下令把負責據守武宣的團長曹震槍斃了——如果槍斃個軍長，需要向蔣介石打招呼，槍斃個團長他還是能獨斷的。
就在白崇禧槍斃曹團長的時候，日軍第二十二師團在付出了戰死兩名大隊長的代價後，攻占了武宣南面的貴縣。
武宣位於桂平和蒙圩的西北方向，貴縣位於桂平和蒙圩西南方向，兩地的失守令中國反擊部隊的左右兩面側背都有了日軍。
此時，在戰場的北面，橫山勇指揮的日軍第十一軍第五十八、第四十、第三十四、第十三、第三、第三十七師團，沿著湘桂線一路南下，已全面逼近桂林。
中國第四戰區隨即決定：放棄桂平和蒙圩的反擊作戰，調集部隊保衛桂林和柳州。
中國第四戰區對桂平和蒙圩的反擊，雖在付出極大傷亡代價後重創了日軍獨立混成第二十三旅團，但從戰場全局上看，反擊作戰顧此失彼，導致了廣西戰局的急轉直下。
十月二十六日，日軍第六方面軍下達命令，決定採取正面佯攻、側翼迂迴的戰術向桂林發動全面進攻。
桂林盆地，居越城、九嶺、蒼梧諸山間，民國後為廣西省府，人口十餘萬。全面抗戰爆發，隨著難民的湧入，人口增至六十餘萬。桂林城區地勢平坦，道路縱橫，湘桂鐵路和公路經此直達柳州。桂林城外石山林立，岩洞幽深，桂軍利用這些天然岩洞修築的環城堡壘，可以抵禦一百毫米加農砲彈和五百磅航空炸彈的攻擊，其中漓江東岸的七星岩堡壘更是堅固且強大，岩洞裡儲備的糧秣彈藥可供半年使用。美國副總統華萊士來桂林視察時，白崇禧曾向華萊士誇口說，桂林是“東方的凡爾登”，守上半年絕對沒問題。
白崇禧任命桂系宿將、第十六集團軍副總司令韋雲淞為桂林防守總司令。他之所以向蔣介石推薦韋雲淞，是因為一九三〇年桂軍和滇軍打仗時，韋雲淞率三千桂軍死守南寧三個月，守軍把城裡的存糧吃光後用黑豆充飢，直到白崇禧在柳州訓練的部隊前來反攻，最終才挫敗三萬滇軍保住桂系的地盤。桂軍一直以死守南寧為榮耀，把韋雲淞的部隊在南寧開始吃黑豆的那天，稱為“黑豆節”。 ——白崇禧要求韋雲淞發揚桂系的“黑豆精神”，死守桂林。
只是，桂系的將領們發現，蔣介石命令桂系死守桂林，命令粵系死守柳州，而那些中央軍的部隊卻在貴州境內整訓，大家都明白這是蔣介石有意在保存自己的實力。同時，桂係將領們還認為，現在與從前不一樣，對手是異常凶狠的日軍，而且是日軍的六個主力師團，無論是桂林還是柳州，守住的可能性很小。韋雲淞上任的第一件事，便是組織防守司令部，卻發現沒人願意跟著他一起守桂林，最後還是桂系老將陳濟桓自告奮勇願意出任——當年他曾是韋雲淞守南寧時的副手。可重慶軍事委員會認為，陳濟桓的資歷不能擔任防守副司令，因為防守司令部指揮的第三十一軍和第四十六軍的兩位軍長都是中將，他們不會接受同是中將的陳濟桓的指揮。同時認為，防守司令部的參謀長是少將級別，要求受過參謀教育且有學歷，陳濟桓不但已是中將，還沒有什麼學歷，因此也不適合當參謀長。最後，韋雲淞以桂林防守司令部的名義，向陳濟桓頒發了一個“中將參謀長”的委任狀。
即使這樣，韋雲淞和陳濟桓上任後，很快就感到又不對勁了。
第四戰區原定的計劃是：桂林城防任務由第三十一、第四十六、第九十三軍擔任，其中第三十一軍守衛城區，第四十六、第九十三軍配置在桂林外圍西北方向，面對從大小溶江而來的日軍，利用與桂林城防相銜接的“袋形”陣地，以東西兩翼的迂迴包抄殲滅企圖攻取桂林的日軍。
接下來，令誰都沒想到的是，戰前討論桂林防守計劃時，白崇禧堅持要以外線作戰為主，也就是說留下一部分部隊守城，另外的部隊則須調到外圍去。他一再強調，保住桂林不在於城防戰，而在於外圍與日軍的決戰。幾乎所有的桂係將領都明白，不要說內外結合，就憑現在這點兵力，全力守城都成問題，那麼，白崇禧堅持這一主張，裡面肯定有他的小九九。果然，白崇禧下令把第四十六軍軍部、第四十六軍第一七五師以及第三十一軍第一八八師調出，留下的守城部隊是：第三十一軍軍部、第三十一軍第一三一師以及第四十六軍第一七〇師。如此亂七八糟拆散建制的調動，引起桂系內部的輿論大嘩，但將領們立即明白了白崇禧的小九九是什麼：首先，白崇禧一直想把桂系中這兩個最強的師擴編為兩個軍，以壯大實力，為此他連美國援助的武器裝備都置辦好了，藏在蒙山附近的山洞裡；二是，第一八八師師長海競強是白崇禧的外甥，而第一七五師師長甘成城是第十六集團軍總司令夏威的外甥，無論白崇禧還是夏威都不能眼看著自己的外甥死在桂林城裡；三是，第四十六軍軍長黎行恕為了能離開桂林，利用與海競強拜把子的關係以及曾在白崇禧身邊當過幕僚的經歷，臨戰之際使自己化險為夷，而被留在城裡的第三十一軍軍長賀維珍雖為桂係將領，但他不是廣西人而是江西人。
有人提醒張發奎，說如果放任白崇禧這麼幹，桂林一旦失守，他作為戰區司令長官難逃罪責。張發奎無奈地說：“反正是廣西的事，廣西的人，我何必得罪他們，即令桂林失守，究竟誰負責任，自有公論。”
白崇禧把第四十六軍第一七五師、第三十一軍第一八八師以及第四十六軍軍部調走後，整個環繞桂林城的防禦陣地，只能由兩個師近兩萬人來防守了，而日軍進犯桂林的兵力是三個師團。韋雲淞不得不縮小防禦圈，依據桂林的地形，東、南、北三面實在不能放棄，放棄就等於迎敵而入，於是只好把西面的主陣地向裡收縮，修好的工事由於無兵防守統統炸毀。負責守城的第一七〇師和第一三一師，剛剛補充了大量新兵，沒有任何實戰經驗，就連桂林防守司令部、第三十一軍軍部以及兩個師的師部，所能控制的預備隊也只有各自的一個營。這時候，連美國人也看出了其中的名堂，駐桂林防守司令部的美軍陸空聯絡官堅持要離開桂林，他們的說法是：“死守在城裡等敵人圍攻，我們美國沒有這種戰術。”
韋雲淞命令第一三一師防守桂林城北及其附近要點，命令第一七〇師防守桂林城南及其附近要點。他還要求強迫疏散桂林全城居民，私自留在市內者以漢奸論處；他同時要求美軍配合，將桂林以北的公路和橋樑悉數炸掉。然後，韋雲淞苦心孤詣地制訂出一個防禦方案：
防守軍以確保桂林之目的，以主力固守城北要點及杉湖、榕湖以北城區為核心陣地；以一部固守近郊各要點，掩護核心，採取持久防禦，吸引膠著敵人於桂林近郊，俾與我外線兵團協力合擊敵人而殲滅之……
敵無論從任何間隙突入，皆應以逆襲手段，消滅敵人於陣地內，非至萬不得已絕不使敵達成縮小包圍之目的。戰況縱使慘烈至最高度，非但核心陣地內各要點，必須絕對固守；即近郊之獨立支撐點，亦必以小部隊固守不棄。於敵攻擊準備或對峙期間，應相機派小部隊出擊敵人，以消耗敵之兵力，妨害敵準備，爭取主動，但須講求減少損害之法，勿使本身兵力做無益之消粍，期能持久。
若我外線兵團得手，除核心各要點留置必要之部隊外，應以主力夾擊敵人，以達成殲滅敵人，確保桂林之目的……
韋雲淞的作戰計劃充滿了悲壯氣氛。
可無論當時還是戰後看，這一“持久防禦”計劃等同於一紙空文：此刻，外圍部隊大多被抽到桂平和蒙圩反擊作戰方向，桂林已成一座孤城，在日軍巨大兵力的圍攻下，城市防禦戰很快就將以慘烈的方式演變為城破人亡。
二十九日，日軍以近三個師團的兵力開始攻擊桂林外圍。
蔣介石接到的戰報中充斥著“反复肉搏”“愈趨慘烈”的描述。三十日夏威電：“……高上田以西敵增至六千，高上田東南鐵坑方面敵增至二千餘，遂於鐵坑、桃子隘、大巖嶺、五里亭、長岡嶺等要點，發生壯烈無比之爭奪戰。我九十八師二九四團步兵兩連及鐵坑之新十九師兩連，全部殉國，其他各部自營長以下傷亡亦重。五里亭九十八師指揮所及長岡嶺縱隊指揮所附近，均激戰。七十九軍工兵營迄直屬隊，亦加入戰鬥反复肉搏，拼死抗拒。該兩三日大雨不停，山霧瀰漫，我空軍不能到前線助戰，敵攻擊更猛。”
十一月一日張發奎電：“海洋圩附近四十四師當面之敵千五百餘，炮六門，分向四六〇高地及亙字山一帶陣地鉗形猛攻，戰鬥愈趨慘烈。該線陣地曾數度失陷，經反复衝鋒，終以奪回。是役我傷營長張秉乾，連長張思三、楊連雲，排長史關文、任子康、閻中山、張連榮、楊維賢等八員。陣亡排長彭源生一員，傷士兵六十九名，陣亡五十名。”
二日，抵達城北的日軍已達萬餘人，偽軍部隊也出現在攻擊前沿。中美聯合空軍的戰機竟日轟炸掃射，但並沒有令日軍的攻擊強度降低。晚上，桂林城垣四面都發生了激戰，整座城市已被日軍嚴密包圍。由於桂林城的北面和西面均為山嶺絕壁，日軍數度猛攻沒能得手。城南的鬥雞山以南雖為開闊地，但中國守軍埋設了大量的地雷，日軍只好驅趕著數百頭耕牛踩踏雷區，然後跟在牛群後面發起集團衝鋒。桂林東面的防線，孤懸在漓江對岸，成為日軍的突破口。四日，日軍發射了毒氣彈，之後猛攻七星岩、星子岩陣地，“雙方死亡枕藉”。而在像鼻山陣地前，日軍使用的燃耗彈將守軍堡壘燃成一片焦土。五日，桂林東面防線被日軍突入。六日，大雨。中美聯合空軍的戰機沒能起飛，但日軍的戰機卻飛來助戰，向桂林城內投擲了大量炸彈。中國守軍向星子岩反擊失敗，城東北的貓兒山守軍被日軍包圍。在重砲的支援下，日軍迂迴到山後攀登至山頂，守軍連長黃英波率部與日軍肉搏，全連官兵陣亡，貓兒山陷落。日軍趁勢向七星岩一線猛撲，七星岩各岩洞裡的中國守軍憑險死守，日軍用平射砲轟擊岩洞口，再向岩洞裡投擲手榴彈。七星岩守軍試圖從岩洞後面出口突圍，被日軍發現，大部陣亡在洞口處。最後，日軍向岩洞內施放毒氣，半個小時後岩洞內沒了聲息，死於洞內的中國官兵達八百餘人。日軍攻占七星岩後，連日以重砲轟擊桂林市區，致使城內房屋“焚毀殆盡”。
七日上午九時，桂林城北，日軍在重砲和坦克的支援下攻擊城垣，平頭山方向的中國守軍全部陣亡；城東屏風山守軍傷亡慘重，黃昏時分陣地陷落；在屏風山以南，普陀山陣地陷入混戰，天黑後守軍與指揮部失去聯繫。 ——圍城的數万日軍全部聚集在桂林城下。
桂林陷落的結局已無法逆轉。
更嚴重的是，日軍第十一軍一部竟然繞過桂林直奔柳州而去。
桂林城破在即，日軍又向柳州殺來，中國第四戰區緊急下達了“第三號作戰命令”。 ——從內容上看，這一命令是在部署於桂林和柳州之間與日軍決戰，但實際上是迅速從桂林前線全面撤退的指令：
一、戰區以確保桂、柳，並掩護黔桂路之目的，各以有力一部固守桂、柳，主力沿紅水河及其以北地區佔領陣地，吸引敵人於柳州近郊，轉移攻勢而擊滅之。
二、第三十五集團軍，指揮第六十二、第六十四軍及第十六集團軍之桂綏第二縱隊為右兵團，以有力一部沿紅水河北岸、柳江西岸守備要點；並以一部於紅水河南岸地區掩護通宜山要道，主力在良塘鄉、穿山附近佔領陣地，拒止敵人；並適時控置有力一部，準備冊應各方面之作戰。
三、第二十七集團軍，指揮第二十、第二十六、第三十七軍及第一八八師為中央兵團，以主力固守柳州，非有命令不得撤退；以有力一部於柳州以東地區聯繫右兵團，及以北地區聯繫左兵團，拒止進犯之敵；必須確保柳江西岸要地，以掩護黔桂路及宜山之安全。
四、第十六集團軍，指揮防守桂林之第三十一軍（第一三一師、第一七〇師及第九十八師編並之一團）、第七十九軍（欠第九十八師編並之一團）、第九十三軍及新編第十九師為左兵團，以桂林防守軍固守桂林，其餘聯繫中央兵團在太平鄉、三皇鄉各附近地區佔領陣地，拒止敵人；並以一部掩護百壽通長安鎮之要道。
五、各兵團戰斗地境（略）
六、第四十六軍（欠第一八八師），控置於三都附近，以冊應各方面之作戰。
七、各兵團應於十一月十日前完成部署。
上述命令下達後，第四戰區司令長官部撤出了柳州。
各部隊接到命令