桂黔路上，火车拥护不堪，大批难民聚集在火车内外，等候开车1944年11月10日，日军占领桂林。从11月1日起，日军开始对桂林外围发起进攻，中国军民依托石山岩洞进行顽强抗击。日军对七星岩中国守军施放毒气，守军3000余人惨死于大小岩洞里。桂林外围的防御工事几乎全被日军的炮火摧毁，外围部队残部退入城内。
6日，日军驻广西桂林南郊雁山镇松井部队到五塘村搜杀，村内无人，发现吉山上有炊烟升起，于是赶往搜山，找到了洞口。他们将农民们存放在洞口的箱笼、衣物、土烟叶等可燃物堆拢，浇上煤油，点火熏呛洞内群众。除几十个中毒轻者侥幸生还外，其余的人均已中毒身亡。共208人熏死在洞中。
8日，日军集中火炮百门、坦克30辆，支援步兵强渡漓江，突入桂林市区，城内官兵与日寇展开巷战，顽强厮杀。由于日寇凭借坦克、装甲车以及火焰喷射器攻击，中国军队伤亡惨重。9日上午，城防司令部在日机轰炸下夷为平地，指挥系统彻底失灵，10日，日军占领全部桂林城，最后一小批中国空军冲出包围。日军同日攻占柳州，随后，沿桂黔公路进击，并派快速部队追歼中国溃军。