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山公园，郑重供祭，尚乞安心。”（《日本军国主义侵华资料长编》上，第505页。）
直至12月7日，蒋突然决定反攻。8日白崇禧将此决定转达各部，目标是“攻略昆仑关而后收复南宁”，各部亦开始反攻准备。中旬，国军集结基本完成。蒋又派陈诚、李济深监督白崇禧作战，第四战区司令张发奎也由韶关抵达迁江。15日，白以桂林行营名义发出第一号反攻令。白崇禧部署如下：
北路军，总指挥徐庭瑶，部第5军主攻昆仑关；第99军第92师绕伶俐圩西进，攻击七塘侧击昆仑关之敌。西路军，总指挥夏威，部第一纵队（司令周祖晃）攻击高峰隘；第二纵队（司令韦云菘）在南宁南部苏圩集结，阻止敌后增援南宁。东路军，总指挥蔡挺锴，部何宣第46军向陆屋、灵山破袭邕钦公路；叶肇的第66军攻击昆仑关则翼之古辣、甘棠敌军。第99军另外两师作为战略预备队。
12月16日杜聿明（此时已任军长）召开第5军团长以上军事会议，布置对昆仑关之攻坚战。他制定的是“关门打虎”的包围全歼战术，以第200师（师长戴安澜）、荣誉第一师（师长郑洞国）正面主攻昆仑关；新编第22师（师长邱清泉）为右翼迂回部队，由小路绕过昆仑关，攻占五塘、六塘，打击南宁方面日本援兵；第200师副师长彭璧生率两个补充团担任左翼迂回支队，绕甘棠、长安攻击七塘、八塘，则击昆仑关之外，堵住其退路并阻击援军。
昆仑关守敌为第5师团主力第21旅团的松本总三郎大队。其第42联队及第21联队在九塘至南宁一线。中日两军之最精锐部队在昆仑关碰撞了。今村均的轻敌再次帮助了中国军队，他同日命令第九旅团长及川源七少将率领数千日军奔袭龙州、镇南关（友谊关），这支部队于17日出发，中国军队总攻击时间定于18日拂晓。
18日凌晨，战斗打响。先是炮战，中国第5军的重炮兵团以及各师炮营同时开火，日本方面除炮兵外，最令中国军人头疼的是上百架飞机的轰炸。炮火延伸后，第200师与荣誉第一师开始攻坚，至夜晚，荣一师攻占了昆仑关附近的仙女山、老毛岭、万福村、罗塘和411高地；第200师攻占了653、600两个高地，并一举攻占昆仑关主阵地。
19日中午，日军出动飞机狂轰滥炸，今村均派出第21旅团第21联队，由联队长三木吉之助大佐率领抵达昆仑关阵地，并夺回昆仑关。其他阵地也在得而复失、失而复得的激烈争夺中。新22师右翼迂回部队占领五塘六塘，其中五塘复被日军夺回，六塘则始终坚守住，在打击日军增援上作用极大，有效地保证了昆仑关战斗。今村均命令台湾混成旅团由南宁增援昆仑关时，被邱清泉亲率主力堵在六塘激战；杜聿明不失时机命令郑洞国派该师郑庭笈第三团从右翼包围九塘，郑团利用黑夜攻占九塘西侧高地。
20日，昆仑关敌渐不支，频频告急。今村均命令第21旅团长中村正雄率第42联队增援昆仑关，但在五塘被邱清泉部堵截，激战两天不能前进。直至22日拂晓，方抵达七塘，又被阻截，中村本人23日上午也受伤。下午1时半，三木大佐告急：“黄昏前旅团如不能到来，第一线难以确保。”
另一边，11日奉今村均命令增援昆仑关的台湾混成旅团林义雄大佐第一联队、渡边信吉大佐第二联队在邕钦路上被175师各部阻击，不能及时赶赴昆仑关。其渡边联队在陆屋遭遇第524团（团长巢威）阻截，激战三日不能通过，渡边大佐被击毙，残敌逃回钦县。20日，今村又命令奔袭龙州、镇南关的第9旅团分出第三大队伊藤部队乘坐105辆汽车返回驰援昆仑关。
21日，蒋介石对昆仑关战役及整个桂南战役进展缓慢极其不满，给桂林行营及各参战部队下达命令：“前方各部队与炮兵等，如有不积极努力进攻，或不能如限期达成任务者，应即以畏敌论罪，就地处置可也。”（《反攻南宁战役经过》广西博物馆藏油印本。）此令发出也非无由，18日西路军170师发起高峰隘战斗，19日占领高峰隘附近山头，但当晚即被日军偷袭，20日该处失守，国军败退至葛圩一带。白崇禧亲自作阵地视察，亦无改观，始终无法攻占高峰隘，致使阻击日军援军初衷无法实现。而邕龙路伊藤部则在西长圩被131师截击，22日今村均不得不派南宁仅有的两个中队和两个机枪小队前往援救，又在苏圩附近遭188师阻击。伊藤大队在西长被围整三天之久，却因131师不敢近战而免被歼之命运。最后，在飞机掩护下，这两部日军均得以突围，26日下午返回南宁。
24日，及川支队接到今村均返回南宁的命令，便销毁缴获的大批战略物资，撤离龙州、镇南关。白崇禧得知第一批回窜之敌逃脱，第二批又在返回后，唯恐增援昆仑关导致我军进攻失败，急电西路军总指挥韦云菘：“如再放过