民國27年10月7日夜,第一兵團下達總攻擊令,十餘萬的國軍,從四面八方,如潮水般向106師團攻擊.南面的74軍第51師,在日軍陸空協同的轟擊下,仍拼死攻擊,經數度的強攻,終於攻下長嶺.包圍張古山.但日軍死守張古山,令51師師長王耀武相當著急.因張古山山勢陡峭,更是萬家嶺的制高點,若攻下張古山,便可封死106師團的生路,直攻師團主陣地,因此張古山的得失,決定106師團的生死.

153旅旅長張靈甫主動請戰,建議師主力從正面進攻,他則率一批健兒自張古山背後的峭壁攀登而上,發動奇襲,以收夾擊之效.王耀武同意了張靈甫的建議,令其率305團奇襲張古山.305團猶若神兵天降,擊潰了日本守軍的作戰意志,日軍紛紛潰逃,國軍收復張古山.8日,日軍再度以飛機、重砲,掩護步兵的進攻.張靈甫率軍固守,血戰至夜,傷亡慘重,團長唐生海、營長胡雄重傷,代團長于清祥、營長王之幹陣亡,但305團在張靈甫的指揮下,拼死固守,擋下了106師團的攻勢,中日兩軍在張古山形成拉踞戰,吸引了日軍的注意.

在74軍的奮戰下,各路國軍猶若惡虎撲羊,撲向了106師團,66軍於金娥山、公母嶺一帶對日軍發動攻勢,擊潰日本守軍,再向老虎尖、石堡山攻擊,8日光復兩地.第4軍90師以部份部隊向西佯攻,吸引日本守軍的主力,雙方於獅子崖拼殺甚烈,而142師於城門山出擊,光復桶漢傅、周家村,至此,106師團陷入了國軍包圍網.

面對此一險峻情勢,106師團參謀櫻井鐐三中佐向11軍作戰課長宮崎周一大佐發出急電:師團正面之敵,每到夜裡,仍然從各方面進行數次襲擊,有逐次包圍師團之勢,雖要求急攻,但因地形錯綜複雜,部隊行動易出錯誤,進展不能如意,若拖延時日又恐師團態勢不妙,謹此請求給師團戰鬥指導...崗村接獲報告,急令27師團抽調3個步兵大隊增援,本間雅睛師團急調佐枝支隊及106師團的宇賀支隊,向甘木關出發,但在來龍嶺遭李漢魂部隊阻擊,無法前進.

由於106師團處境危急,為了加強該師戰鬥力,中支那派遣軍司令畑浚六大將向萬家嶺空投聯隊長以下基層軍官270名,以補充該師軍官的損失.9日,第4、66、74軍對萬家嶺、田步蘇、扁擔山、箭爐蘇、墎上郭一帶展開攻勢,日軍據險固守,戰況慘烈,國軍無法突破日軍的防守,而日軍的反擊亦遭國軍擊退.雙方相持不下,薛岳相當焦急,若不能立殲106師團,敵佐枝、宇賀支隊(武永路)、101師團(德星)、將突破防一守,到時國軍便有被圍的危險,為了殲敵,薛岳下令各部組成200-500人的奮勇隊,發動最後猛攻.9日夜,奮勇隊發動突擊,大部隊在後,雙方激戰至凌晨三點,日軍主陣地大部為我軍光復,日本殘兵遺棄錙重、糧草,退入雷鳴鼓劉,亦已無力再戰,松浦淳六郎中將亦已絕望,欲舉刀切腹,為侍從人員搶下.

10日,國軍再興攻勢,以肅清殘敵,日軍節節敗退,並不斷向軍部求援,為了救出106師團,崗村寧次調派戰車第五大隊、17師團鈴木支隊從九江南下,側擊國軍,有鑒於此,薛岳下令轉攻為守.15日,甘木關淪陷,同日,101師團到達馬回嶺,向我軍發動猛攻,16日強渡德安河,為國軍抗擊,阻擋於北側,由於日軍援軍雲集,有利時機已過,薛岳遂主動撤圍,17日,鈴木支隊順利與106師團殘兵會師.是役,106師團遭到毀滅性打擊,幾乎全軍覆沒,為了提振士氣,松浦遭到撤職.

17日重整後的日軍,向德安、永修追擊撤退中的我軍,24日日軍渡河成功,27日,日軍攻進德安,與守軍展開激烈巷戰,28日,守軍139師奉令南撤,德安淪陷.31日,日軍攻陷虯津、永修,國軍主力退至修水河南岸,為避免引起新的戰鬥,11月2日,11軍下令101、106師團沿修水河北岸佈防,至此,南潯會戰結束.

南潯會戰是武漢會戰中最重要的戰鬥,雖然仍丟掉了主要城市,退至修水,但此役,重創敵101、27、106三個師團,且106師團將近全軍覆沒,更是狠狠打擊了日軍氣焰.全國民心,乃大大振奮.

著名左派作家田漢(中共國歌作者)有感於74軍的英雄事蹟,寫下了74軍軍歌:起來，弟兄們，是時候了。我們向日本強盜反攻。他，強占我們國土，殘殺婦女兒童。我們保衛過京滬，大戰過開封，南潯線，顯精忠，張古山，血染紅。我們是人民的武力，抗日的先鋒。人民的武力，抗日的先鋒 起來!弟兄們,是時候了,踏著先烈的血跡,瞄準敵人的心胸。我們愈戰愈勇,愈殺愈勇.抗戰必定勝利!殺!建國必定成功!殺!戰後,薛岳甚獲 蔣介石嘉許,12月被提升為第九戰區副司令長官.