为了确保这成军以来的第一战能首战告捷，杜聿明作出了周密的部署，并告戒那些高级军官们，此战事关重大切不可轻敌。这次战役的胜负，关系到中国抗战的前途，也关系到第5军今后的前途，全军将士要抱着“不成功必成仁”的决心，歼灭日军，收复失地。在军事会议上，第5军众将一致举手宣誓：“誓死拿下昆仑关，为本军增添荣誉！”
次日凌晨，第5军重炮团和各师的野炮营集中炮火，向昆仑关及周边阵地发动了猛烈的炮击。日军也用重炮予以还击，双方展开了激烈的炮战。第5军装备的是美制新式的榴弹炮，无论在火炮威力上，还是在火炮的射程上，都要远胜日军的重炮。很快第5军的炮火就压制住了日军，第2军的步兵在苏制坦克的掩护下，呐喊着朝昆仑关上的日军杀去。此时，日军为遏制第5军的猛烈攻势，派出了几架战机前来支援。但是他们万万没有想到的是，第5军装备有一个高炮营，在日军飞机一进入战场的上空，严阵以待的高炮营就开始了战斗。骄傲、嚣张的日军飞机挨了当头一棒，当即就有一架战机被击落了。高射炮的炮弹呼啸着飞向高空，日军飞机极力的躲避着呼啸而来的炮弹，他们在战场上空盘旋了几圈，始终无法降低高度向中国军队投弹和扫射，最后，他们只能摇晃着尾巴，灰溜溜的飞走了。赶跑了日军的飞机，更让第5军的官兵们士气大振，一波一波的步兵前仆后继的杀向昆仑关。
荣誉第1师都是负过伤的老兵老将，他们久经战阵，即懂战术又不怕死。荣誉第1团在团长龙庆的指挥下，首先将昆仑关边上的仙女峰给拿下来了。荣誉第1师师长郑洞国听到这个好消息，当即决定趁热打铁，当晚就利用夜袭的战术攻占了老毛岭、万福村还有441高地。面对荣1师所取得的战果，第200师也不甘示弱，他们在师长戴安谰的指挥下，迅速的占领了653高地、600高地。至此，昆仑关外的所有阵地均以被第5军占领。日军只能龟缩在昆仑关内，凭借高大的古城墙还有那易守难攻的地形来死守了。一日之间就丢失了所有的外围阵地，这让日军第5师团第21旅团长中村正雄少将始料不及。愤怒的中村正雄于第二天早上，在飞机和重炮的支援下展开了反攻。经过一翻激烈的争夺战，仙女峰阵地又被日军夺了回去。为重新夺回仙女峰阵地，龙庆亲率敢死队向仙女峰阵地发动了攻击。在此次战斗中，龙庆再次负伤被抬下战场，团长一职由参谋长吴啸亚代理。昆仑关下，中日两军整日整夜的进行着厮杀，这是一场双方战斗意志和精神的大比拼。
日军台湾混成旅团奉命向昆仑关上增援，不料被早就严阵以待的第5军新22师给拦下了。新22师师长邱清泉命令刘建章团死死卡住通往昆仑关的公路，又命令邓军林团直插日军右翼，熊笑三团截断日军退路，只留下左侧的小汤河留给日军作为逃跑的路线。日军以战车开道，向昆仑关方向猛攻。当晚，邱清泉亲率主力部队向日军反击，战斗进行得异常激烈。日军的战车被新22师的战防炮全部击毁，失去战车掩护的鬼子步兵们，纷纷向后逃窜企图逃回南宁。负责截断日军后路的熊笑三团奋力阻击，致使日军根本就无法撤回南宁。日军见后路被堵顿时就引起了一片混乱，纷纷向左面的小汤河溃逃。可是他们却没想到，邱清泉早就命令师属工兵营在河里埋了水雷。当日军官兵跳进河里的时候，踩响了河里埋设的水雷，在巨大的轰鸣声中，成片的日军官兵被水雷撕成了碎片。他们慌忙的从河里出来往河岸上跑，可是新22师的官兵们已经占据了河岸。邱清泉组织机枪火力猛烈的向日军开火，迫使日军再次逃进河里逃生。战斗一直持续到了天亮，日军除一部分从小汤河逃脱外，其余大部均被歼灭。随着日军援兵被歼灭，死守昆仑关的日军第21旅团也彻底被包围，再无突围逃生的可能了。
正在指挥战斗的中村正雄少将在得知援军被歼以后，就预感到第21旅团全体玉碎的日子就在眼前了。他命令作战参谋烧毁军旗和所有文件，炸毁旅团里的运输车辆，决心破釜沉舟与中国军队决一死战。他给第5师团部发去了最后的电报，在电报中说道：“我部以身陷重围，突围无望。我部决心死战昆仑关，不惜全体玉碎......”发完电报后，中村正雄亲自烧毁了密码本砸毁了电台，带领着一众军官向着东京的方向鞠了三个恭，以此来向倭皇裕仁表示告别。中村正雄头上扎着印有旭日徽章的白布条，手里握着家族祖传的武士刀，面目狰狞的走上了昆仑关的城楼上。
为了加紧围歼昆仑关的日军，杜聿明命令各师要不惜代价发动强攻，务必在天黑前全歼第21旅团。军属重炮团将阵地向前推进了500米，以更加猛烈的炮火为进攻部队提供掩护。第5军各师奋勇冲锋，于当天中午杀进了昆仑关，日军士兵在军官们的带领下，光着膀子端着上好刺刀的步枪，与中国军队展开了惨烈的白刃战。在混乱的白刃战中，日军士兵死死的护着中村正雄。这一情况被带队进攻的荣1团1营营长冯占涛发现了，他断定那个穿着白衬衣被鬼子护在中间的人，肯定是个鬼子的大官，于是他就命令3连1排围过去，活捉那个鬼子大官。可是1排的弟兄们与鬼子缠斗了很久，不但没能抓获那名军官，反而还折损了十几名弟兄。冯占涛下令让营里的迫击炮开火，把这群鬼子统统炸死。“轰！轰！”两发迫击炮弹正中目标，鬼子被炸倒了一大片，其余没被炸死的也都倒在地上哀号着。那名身穿白衬衣的鬼子军官早已被炸得血肉模糊，死得已经不能再死了。冯占涛大喊一声，率领着部下朝中村正雄的指挥部冲去。事后，冯占涛才得知，自己下令开的那两炮炸死的那个鬼子军官就是中村正雄时，冯占涛差点把肠子给悔青了。如果当时就知道他是中村正雄，冯占涛就是把全营都拼光了，也要活捉他啊。活捉一名日军少将将会对日军士气产生巨大的打击，也会给中国军民带来多么大的鼓舞啊，可是正因为自己的一声开炮的命令，自己就与这巨大的荣誉擦肩而过了。
傍晚的时候，昆仑关的战斗结束了。杜聿明将军在卫士的保护下，登上了昆仑关的城楼。他望着残阳之下的昆仑关战场，感慨万千。他没有说任何冠冕堂皇的豪言壮语，只是眼含着热泪，默默的唱起了国民革命军的军歌。“风云起，山河动，黄埔建军声势雄，革命壮士矢精忠。金戈铁马，百战沙场，安内攘外作先锋......”杜聿明将军的歌声引起了将士们的共鸣，许多官兵都开始跟着唱了起来。“征旗耀，金鼓响，龙腾虎跃军威壮，忠诚精实风纪扬......”
慷慨激昂的歌声在昆仑关上回荡着，那歌声仿佛穿过了硝烟穿过了战场，一直穿过了九宵云外。这是中国人不屈的精神，这是中国军人钢铁般的信念，这是任何外敌都无法征服的民族气节。
这次昆仑关之战堪称血战，共歼日军4500人，第5军伤亡高达15000人。昆仑关克复后，昆仑关高地日军盈尸便野，无一生还，山上山下到处可见千人针、佛像、护身符、太阳旗和武运长久的白布条。日军在好几处地方焚烧过阵亡官兵的尸体，甚至有的还没有烧完。战斗结束后，精疲力竭的第5军将昆仑关阵地交给了第99军和26军接防，全军奉命转移到思陇、宾阳地区进行休整补充。
昆仑关拿下了，“关门”的任务结束了，接下来就该白崇禧的“打狗”计划了。为此，白崇禧召集所有参战部队的高级将领开会，商讨光复南宁的作战计划。在会上，白崇禧对各位高级军官们说道：“成功成仁，在此一战！”会后，桂系大军兵分三路会攻南宁。可是三路大军围攻南宁数日，非但没能拿下南宁外围阵地，反而还白白损失了部分兵力。白崇禧严厉的警告前线的各位将领，“停滞不前者杀！作战不力者杀！”在白崇禧的严令下，三路大军又开始恢复了进攻。可是这三路大军始终都不肯使出全力，进攻了三日依然是毫无建树。
但是，日军绝对不会给白崇禧太多的时间。就在南宁久攻不下的时候，日军新调来的两个师团，在海军舰艇的掩护下，在越南海防港登陆，与龙洲、凭祥之敌相互配合，全面占领了越南。占领越南后，日军主动放弃了广西，第5师团在海军舰队的接应下，主动撤退从海上撤出了桂南。桂系军队一直尾随日军追到了海边，才算“光复”了桂南的全部失地。只是桂系的高级将领们知道，这次广西的抗日作战，桂系军队可是丢了人了，面对蒋介石的嘲笑，他们硬是不敢反驳。