鐵血桂軍在抗戰當中是一支優秀的部隊，但是，白崇禧出于軍閥思維，卻導致桂軍長期蒙羞，特別是在廣西會戰。在1944年11月，在桂、柳地區之軍隊兵力合計約為30個師、7個炮兵團、1個戰車營。日軍從湖南方向沖進廣西兵力為6個師團。

日軍從兵要地志和航空攝影知桂林一帶有較多的石灰巖山峰，而且不少都有著大小不同的溶洞，這些溶洞的外圍稍加改造，如布設地雷區、設置鐵絲網、挖好交通壕，即可作步兵、炮兵的良好工事和天然的防空洞。在這些山峰的制高點則可部署交叉火力與炮兵觀測所，使一座山可成為一個獨立的防御作戰點。

為保存實力，白崇禧只分配了第31軍和第46軍部分部隊駐防桂林，主力則全面撤退。將桂林城弄得滿目瘡痍，極為感慨，城內搶劫時有發生，火災仍在蔓延，市內不少門戶大開，殘余貨物、用具拋棄滿地。

根據計劃日軍在11月8日對桂林發動總攻擊，8日中午，日軍開始對桂林進行炮擊，下午17點20分，8架日軍戰機對桂林進行轟炸。到9日零時，日軍第40師團步兵2個聯隊開始對桂林發動強渡進攻。

日軍炮兵對桂林進行5分鐘高強度炮擊，按規定，平均一門火炮一分鐘發射6發炮彈。在北門日軍第58師團則擔任掩護任務，以2個師團強渡桂江，進攻桂林市區。

到11月9日凌晨5點，日軍野戰重炮部隊的42門重型遠程大炮開始轟擊市區，同時第6飛行戰隊以7架強擊機對桂林進行轟炸。一直戰斗到11月10日，日軍沖進城內，守軍損失慘重，開始突圍。

第31軍軍部，桂林城防司令部等等在衛隊保護下強行突圍，但是損失慘重，多名將軍陣亡。11月10日，桂林失守，同時，柳州也被日軍攻克。

日軍戰報，在桂林發現守軍尸骸5665具，被俘13151人，繳獲山野炮，迫擊炮，高射炮，榴彈炮等147門，重機槍110挺，輕機槍359挺，子彈100萬發，炮彈3萬發…..從1944年6月，就開始修工事，準備城防戰，結果日軍總攻只有，2天，48小時就失守了。

造成，廣西大后方百萬軍民大潰逃，被兇殘的日軍一路追殺，盡情屠戮。不僅道路兩邊丟棄的私家車、公共車輛一眼望不到頭，路上金銀細軟隨手可取。大批難民和桂軍一路后撤，到貴州，結果，遭遇山區大雪，導致了嚴重傷亡情況，大批難民家庭全家被凍死。

因為，后勤幾乎中斷，日軍穿著在柳州地區繳獲的軍隊冬季棉衣，甚至裝備的已經是捷克式機槍和步槍，一路追擊。日軍輕易奪取廣西重鎮，最后，桂軍主力后撤到貴州和百色，最后導致，桂系第16集團軍，第31軍以及幾個師級部隊被集取消番號，可謂是桂系在抗戰最失敗一戰。

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