1945年5月13日，中国军队二个师长以下各级指挥官全部亲临第一线，几小时以后，日军主阵地被攻陷。
日军士兵此时已经没有抵抗的意志，各自分头逃生，大多被中国军队当场击毙，其中就包括109联队长泷寺保三郎。
日军只有1大队借助山地躲避到18日，最终被中国军队发现全歼，大队长饭岛也被当场击毙。至此109联队被全歼，100军回军帮助合围116师团。
双方都在争夺洞口镇，116师团曾经以较大伤亡攻陷洞口、山门。
1945年5月10日中国军队74军58师已经开到洞口，和日军外围部队发生激战。
同时18军一路收复白马山和寨市，随即进攻山门，攻陷这二地就封锁了敌军的退路。
日军也深知这点，随即派出主力和中国军队在二地激战。
1945年5月10日，18军第11师32团进攻山门（山门是日军右侧交通隘道。1945年4月21日日军133联队数千兵力猛陷山门。），攻势凶猛。
山门日军声嘶力竭的向116师团总部求援，但是日军增援部队全被32团击退，1945年5月13日32团收复山门，缴获大洋马300多匹，歼敌千余人。
74军则困难一些，由于洞口方面是116师团的主力所在，1945年5月12日74军暂6师才攻陷洞口外围全部阵地。
此时王耀武作出了错误的判断，他决定让军队休整一天，准备向日军发动总攻。
这是本次会战最大的失误，此时116师团已经接到全军立即撤退的命令。
于是于1945年5月12日下令全军经洞口后撤，此时18军攻陷山门以后，已经通过战俘得知日军可能总撤退，但是由于对此情报不敢肯定，也没有告知74军。
1945年5月13日74军休整完毕以后，对洞口发动强攻，暂6师仅仅用了5个小时就收复洞口。
不过此时已经来不及了，暂6师士兵亲眼目睹116师团如泰山崩塌一样向东方退去（包括二个步兵联队，三个工兵联队，还有二个炮兵联队和一个骑兵联队）。
暂六师赵师长不顾部队疲劳，立即率部趁夜追击，在途中遭遇日军殿后部队的阻挡。
此时74军军长施中诚得知情况以后大为吃惊，命令所有能动的部队全部追过去。
芷江机场也全面出动三十五架飞机追击轰炸，最终只全歼了日军殿后一个联队的一千多人，错失良机，非常可惜。
116师团全军溃逃的同时，中国军队继续打击关根支队和重广支队。
关根支队在武阳附近被全歼，其旅团长带领全部军官和少量士兵逃出，在1945年5月20日与34师团会合。
34师团分出自己一部分兵力帮助其重建了二个大队（不过有大半伤兵），并且接受了并没有参战的原属关根支队的217联队，初步恢复了一定的实力。
根据上级命令，关根支队残部和34师团应该立即撤退。但是后退的路上有一个很大的障碍，就是初期没有攻陷的芙蓉山。
芙蓉山地理位置非常重要，为保证116师团残部成功突围，日军上层命令关根支队派出自己建制完整的的217联队夺取芙蓉山。
关根支队在第34师团的掩护下，1945年5月22日经桃花坪向西南撤退，1945年6月1日夜渡过资水在九公桥附近集结。
217联队在20日得到溃逃来的116师团120联队和133联队残部2000多人的支援。
1945年5月21日拂晓217联队出动1000余人开始进攻芙蓉山的狮子山高地，在重炮的掩护下日军一个大队首先渡江。
防守狮子山的9连凭借优势地形反击，中国空军10架飞机也向江中日军扫射。日军伤亡惨重。
到了夜晚，日军趁着夜色以全部主力进攻，终于渡过江，并且开始攻击狮子山阵地。
此时中国军队狮子山工事几乎被日军炮火全部摧毁，守军抵抗几小时以后退守芙蓉山主阵地。
1945年5月22日凌晨，日军连夜将炮兵部队移到狮子山，其中除了12门迫击炮以外还有4门步兵炮和4门山炮。
火炮刚刚准备完以后，日军随即猛烈轰击，很快发射炮弹2000余发，将芙蓉山工事摧毁过半，并且在雷区开辟出一条道路。
日军以一个大队兵力冲击芙蓉山碉堡，守军奋力抵抗。双方展开白刃战，反复冲杀10次，日军最终没有成功。
1945年5月22日夜，日军集中217联队余下1000人，从三面攻击芙蓉山阵地。
此时中国军队守军仅有二个连200人，他们凭借阵前的30米宽的雷区和2道铁丝网抵抗，日军以人海战术冲锋。
中国军队dàn • yào 不足，只得在日军靠近时候投掷手榴弹，之后以白刃战克敌，日军连续冲锋6次全部失败。
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