29日，田家镇要塞陷落。武汉的大门已向日军洞开。再往西去，中国军队已无险可守，只能在平原上与日军抗争。蒋介石曾发誓要坚守武汉四个月到半年，这时还只守了三个半月。
在相对沉寂的江南战场，薛岳忽然接到蒋介石的急电，要把第一兵团主力第七十四军调到长沙休整。俞济时率领的第七十四军，就是后来号称国民党军队五大主力之一的整编第七十四师的前身，是蒋介石嫡系中的嫡系，兵员充足，装备精良，也是薛岳此刻所依仗的生力军。蒋介石要把它抽走，无异于釜底抽薪，薛岳决定抗命不从，理由是其他部队伤亡都大于俞济时军，他们没有整补，俞济时军也不能。
薛岳对三个月前的兰封战役记忆犹新。那时他走马上任第一兵团总司令，初与日军对阵，就包围了孤军突进的土肥原师团。蒋介石非常痛恨土肥原，又想亲自指挥一次胜仗来与李宗仁的台儿庄大捷扯平，便亲自坐镇郑州，插手战局，派嫡系桂永清防守兰封。没想到老谋深算的土肥原困兽犹斗，偏偏就拿贪生怕死并且只顾保存实力的桂永清开刀，从兰封突围而去。蒋介石没找桂永清算账，却把责任推到薛岳和程潜身上，还挖苦薛岳的失利“在战史上亦为千古笑柄”。
薛岳痛定思痛，抗命留下了俞济时军，后面的战局发展说明他做对了。过了几天，蒋介石又要把李汉魂的第六十四军调到广东，薛岳无法再次抗命，但他扣下了这个军的第一八七师，后来也起了很大作用。
冈村的部队被薛岳的二十个师拖住，攻势毫无进展，冈村心急如焚。9月下旬，他从空中侦察到薛岳的主力在瑞武路方面作战，南浔铁路与瑞武路之间出现空隙，便把松浦淳六郎叫来，命令整补后初步恢复元气的松浦师团向西推进，切断南浔路与武宁路两方面的中国守军。松浦师团迅速推进，孤军深入到万家岭地区。
薛岳从侦察报告中得知日军松浦师团去向不明，但他万万没有想到冈村如此大胆，竟敢派一个师团孤军深入中国军队二十个师的阵营。当他确证松浦师团已经贸然深入万家岭，仿佛得到了天赐良机，异常兴奋，决心一口吞掉这个师团，一雪兰封之耻。他马上请示上级，要求集中兵力，歼灭松浦师团。陈诚立刻同意了他的方案，蒋介石也指望他在“双十节”之前打个胜仗，振奋士气。
薛岳连忙从德星路、南浔路和瑞武路三个方面抽调两个军、五个师另两个旅的兵力，会同正面阻击松浦师团的欧震军，四面包围，全力出击。十多万中国军队，活跃在崇山峻岭之中。
第二天，欧震军的第五十八师向已经占领万家岭和哔叽街一带的日军连续发起攻击。日军在飞机掩护下拼死反击，双方伤亡都重。10月4日，双方在小金山、万家岭、张古山和箭炉苏一带连续激战，阵地几度易手。这时，薛岳调集的部队已陆续靠拢，对日军形成合围。
冈村在九江阅读空军的侦察报告，发现薛岳给他的松浦师团布下了一个口袋阵，立即命令松浦向北转进，向本间师团靠拢，同时命令本间师团警戒松浦师团的右翼，企图把他们接出重围。
松浦接到冈村命令，急忙行动，但在紧要关头，松浦和他的参谋发现，他们看不懂地图！日军所使用的五万分之一比例的军事地图，正是1926年冈村从孙传芳那里窃取来的，由参谋本部印发给各部队，里面很多地方不准确，无法比照参照物予以纠正。他们试图借助指南针标定方向，但当地有磁铁矿藏，指南针失灵。他们如无头苍蝇一般，在山里胡乱冲撞了一两天，处处遭到中国军队阻击，找不到一条生路。松浦师团在劫难逃了。
5日和6日两天，俞济时军在长岭、背溪街、张古山和狮子岩等处，与松浦师团激战。
6日，薛岳认为歼灭当面日军的时机已到，下令总攻。当天下午，总攻击打响，薛岳自作主张从庐山调来的叶肇军派出两个师向石堡山攻击前进。俞济时军第五十一师在王耀武指挥下，向日军占据的长岭北端和张古山制高点发起几次攻击，久攻不下。王耀武从监狱里保出来的杀妻犯第三○五团团长张灵甫，自告奋勇，率领一支精干的小部队，从日军疏于防范的后山绝壁上进攻，经过白刃格斗，占领张古山主阵地。拂晓后，日军拼死反扑，一度夺回阵地。张灵甫率部死战，腿部负伤不下火线，张古山山顶，成了尸山血海。
激战到9日，日军损失惨重，基层军官死伤很多，畑俊六组织空军向万家岭地区空投了两百多名联队长以下军官，以加强力量，这在整个中国抗日战争中是绝无仅有的。
同一天，蒋介石命令薛岳务必在9日夜晚12点以前全歼松浦师团，结束战斗，作为给“双十节”的献礼。下午3点，薛岳棋走险着，出动所有预备队，命令各部队选拔勇壮士兵两百到五百名，组成奋勇队，担任先头突击。各部长官一律靠前指挥，薛岳自己也来到一线。下午6点，炮火准备。7点，奋勇队出击，各主力部队紧随其后，向箭炉苏、万家岭、田步苏、雷鸣鼓和杨家山等地全线攻击。
各部队前仆后继，踏着尸体冲锋。一夜血战，打垮了松浦师团的防御阵地。10日早晨，叶肇军收复万家岭和田步苏，欧震军收复大金山西南高地和箭炉苏以东高地，俞济时军攻占张古山，第九十一师攻占杨家山东北无名村，第一四二师攻占杨家山北端高地。