珍部2万兵力固守桂林，集中一部兵力先击破西江方面之敌。第64军配属桂绥第1纵队向进占桂平、蒙圩之日军独立混成第23旅实施反击;另以第135师等部向平南、丹竹攻击，策应反击。
日军第23军主力逼近武宣，中国军队遂停止反击退守武宣。与此同时，日军第11军突破桂林、荔浦方面军的防御阵地，主力进抵桂林城郊;一部向柳州进攻。第四战区将3个方面军编组为左、中、右兵团，集中兵力保卫桂、柳。日军第40、第58、第37师和第34师团一部，向桂林城发起总攻。
同日，日军第23军第104师团、第11军第3师团及第13师团突破中央兵团的防御阵地，攻向柳州。防守桂林城区的中国军队撤退，部分在撤退途中被俘，桂林陷落;守军除第16集团军副总司令韦云淞、第31军军长贺维珍率一部分幕僚逃出以外，桂林防守司令部参谋长陈济恒、第31军参谋长吕旃蒙、第170师副师长胡原基、第131师第392团团长吴展等以下官兵2400余人在战斗中牺牲。
31军131师少将师长阚维雍拒绝撤退，于阵地拔枪自尽忠烈殉国。据日军第11军统计，桂林战斗中，中国军队阵亡5665人，被俘13151人，被日军缴获各种口径的火炮156门、重机枪110挺、轻机枪359挺、步枪2737枝。
第二十四集团军、司令汤恩伯、参谋长封裔忠兵团接到要固守柳州的命令后，以急行军于当夜到达指定位置，当即进行防御部署:令第37军在象县以北掩护主力向柳州转进，令第188师在柳州以北、以东的长塘、东泉各附近掩护柳州侧背安全，令第26军防守柳
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