劉建業並沒有參加遠征軍的後續作戰，原因不是因為新20軍經過松山血戰之後傷亡太大不能繼續作戰，而是整個新20軍被最高統帥的一道十萬火急的電令從滇西地區的遠征軍序列裡抽調出來，轉戰到了廣西。
夏季，日寇為打通大陸交通線發動了對湖南廣西的進犯.經過不算十分激烈的戰鬥，長沙遂於6月18日15時被日軍佔領。長沙守將，第四軍軍長張德能因為丟失長沙，被軍事委員會處決。8月8日，日軍第十一軍部隊經過與衡陽守軍中央軍第10軍長達47天的血戰以後，日軍攻佔了湖南重鎮衡陽。
倭國大本營在這種形勢下決定「盡力防衛連接本土、西南諸島、台灣、菲律賓的一線，以迎擊盟軍的大規模進攻」，同時「決定在中國方面按預定計劃推行湘、桂作戰，由大陸交通來彌補不安全的海上交通，並實行對美（以空戰為主）作戰的準備」。為此，「大本營作戰部更加期望提前完成『1號作戰』」。但是隨著形勢的發展，派遣軍的任務愈加繁重，不可能專門指揮湘、桂作戰。日軍為了加強對湘、桂作戰的指導，統一指揮華中的第11軍和華南的第23軍以及武漢地區第34軍，決定成立第6方面軍，由被認為富有作戰經驗的「華北方面軍」司令官岡村寧次大將任方面軍司令官，司令部設於衡陽。
8月26日，倭國大本營以「大陸命」第1113號發佈了第6方面軍的戰鬥序列，並規定第6方面軍隸屬於「中國派遣軍」。該方面軍的戰鬥序列為：
第6方面軍司令林官岡村寧次
第11軍司令官橫山勇
第23軍司令官田中久一
第34軍司令官佐野忠義（1944年7月由武漢保衛軍改組成）
方面軍直屬部隊：第27、第40、第64、第68師團，野戰高射炮第22聯隊，獨立工兵第38聯隊，獨立工兵第60大隊，第6、第7師團之架橋材料中隊，「中國派遣軍」第2野戰鐵道隊，以及第5電信聯隊、無線電隊等
9月10日，第6方面軍開始行使統帥權。為了便於指揮武漢地區至廣西新佔領區之間各部隊的作戰，處理佔領事務、兵站運輸等工作，由大本營下令將關東軍序列裡阪西一良中將的第20軍司令部遷至衡陽，將第27、第64、第68、第116師團及第1、第2野戰補充隊等編入其序列。
由於大本營根據形勢的發展要求「1號作戰」盡快進行，並希望在本年內完成，而攻佔衡陽較原作戰計劃裡預定的7月上旬延誤了約1個月，因此，「中國派遣軍」原定的9月中旬攻佔桂、柳已經無望，不得不修正其1號作戰計劃。改為：9月上旬第23軍自西江兩岸地區發動攻勢，迅速攻佔梧州及丹竹附近地區，大致在10月下旬前完成進攻柳州的準備工作，此後即歸第6方面軍指揮；9月下旬以第11軍自衡陽南方地區發動攻勢，攻佔全縣後，大致在10月以前完成進攻桂林的準備工作。11月上旬，方面軍指揮第11、第23軍發動包圍攻勢，捕殲中國第四戰區主力於桂林、柳州附近地區，並攻佔桂林、柳州。如果捕捉不到該地區的中**隊，則向貴州省境追擊作戰。大致在11月末結束。12月中旬左右，以約3個師團的基幹兵力，從衡陽以南和以東地區開始進攻，盡力完全佔領韶關附近以北的粵漢鐵路，同時攻佔遂川及南雄附近地區；第23軍以一部進行策應，大致將英德以南地區的粵漢鐵路完全佔領。大致在1945年1月上旬結束。1月末第11軍攻佔南寧，並打通往法屬印度支那國境的聯絡線。
第6方面軍根據派遣軍修正案的精神，命正由衡陽沿湘桂路追擊的第11軍停止於全縣、道縣之線；命由北江西進的第23軍以主力進出至平南（柳州東南約128公里）附近，各自在該處從事爾後的作戰準備。
第6方面軍的作戰計劃從9月末即開始制訂，經與各有關方面協商和反覆研究，10月7日由司令官批准確定。其主要內容為：
（1）方面軍於11月上旬以第11、23兩軍轉取攻勢，互相策應捕捉柳州西方地區敵軍主力，爾後向貴州省境追擊敵軍。
（2）第11軍從11月上旬，由湖南、廣西省境附近發動攻勢，命主力沿湘桂公路，一部向其南方地區前進攻取桂林，爾後與第23軍相策應，命主力從柳州北方切斷敵軍退路，在柳州西方地區聚殲敵軍。敵逃跑時，即向貴州省境追擊。
（3）第23軍於11月上旬由平南地區發動攻勢，與第11軍的攻勢相策應，在柳州西北地區聚殲敵軍主力，同時攻佔柳州。在此期間，做好攻佔南寧的準備。
9月後日軍第11軍作戰序列如下：
第3師團：轄步兵第6，34，68聯隊；騎兵第3聯隊；野炮兵第3聯隊；工兵第3聯隊；輜重兵第3聯隊。
第13師團：轄步兵第65，104，116聯隊；山炮兵第19聯隊；工兵第13聯隊；輜重兵第13聯隊。
第34師團：轄步兵第216，217，218聯隊，工兵隊；輜重隊。
第37師團：轄步兵第225，226，227聯隊，山炮兵第37聯隊；工兵第37聯隊，輜重兵第37聯隊。
第58師團：轄步兵第51，52旅團；工兵隊；輜重兵隊。步兵51旅團轄獨立第92，93，94，95大隊；步兵第52旅團轄獨立步兵第96，106，107，108大隊。
以上為11軍原屬部隊。
臨時配屬了第40師團：轄步兵第234，235，236聯隊；工兵隊；輜重隊。
以上6個師團中，第58師團額定兵員為11982人，第34師團和40師團額定均為14000人，第3，13，37師團屬於甲級師團，額定兵員為21000人。合計約103000人。
軍直屬部隊：坦克第3聯隊；坦克第1師團防空隊；坦克第2師團防空隊；獨立野炮兵第2聯隊；獨立野炮兵第9，10，11大隊。獨立山炮兵第2，5聯隊；獨立山炮兵第5聯隊；獨立山炮兵第51，52大隊；野戰重炮兵第14聯隊;獨立野戰重炮兵第15聯隊。獨立重炮兵第6大隊；另外還有汽車兵輜重兵工兵以及電信部隊若干。
在日軍的桂柳作戰計劃裡，第11軍部隊將作為日軍的進攻主力。第11軍共約十萬餘兵力沿湘桂鐵路及以南地區集結；第23軍之104、22師團加獨立第22旅團共三萬餘兵力沿西江集結；另有獨立第23旅團四千餘兵力集結在雷州半島。三面夾攻擬攻克桂柳地區。
6月下旬，當日軍全力進攻衡陽時，中**事委員會即判斷日軍將續攻桂、柳，因此開始擬制固守桂林、反擊求殲進攻日軍的作戰計劃。8月上旬，衡陽失守，日軍第11軍以廣正面的攻勢傾力西進，廣西告急。軍事委員會以黃沙河、大榕江地形險要，且全縣築有堅固的國防工事可阻止日軍，遂急調第93軍馳援全縣，並令第四戰區及第62軍準備在該兩地迅速建立防線。
自1940年冬日軍退出桂南後，第四戰區轄區內已無日軍，近4年來與駐越南及雷州半島的日軍「和平」相持。戰區所轄兵力有第16集團軍的2個軍（第46、第31軍）及地方團隊。衡陽失守之後，西南局勢頓顯緊張。第四戰區以第31軍（第131、第188、第135師及配屬的第46軍第170師）守備桂林，以由長、衡方面轉回的第46軍175師集結柳州整理，令31軍的第135師以主力防守南寧，另派1個團擔任丹竹機場警備，原配屬第35集團軍的第155師仍擔任廉江方面的守備。由於兵力太少，根據日軍第11軍已迫近桂林外圍的情況，不得不把主要兵力配置於湘桂路方面。至於廣東北江及桂西、桂南方面，只能令地方團隊及民眾自衛，武力備戰。同時急告軍事委員會，請令在湘南的第27集團軍（轄第20、第26、第37軍，共5個師）速轉移入桂。但該集團軍在日軍第3師團阻礙下行動遲緩，迄9月8日，其先頭部隊才進至零陵、新田之間。
**的參戰部隊組織構成已經隱藏著失敗的因素。第四戰區司令長官張向華上將系廣東粵軍將領，與最高統帥、桂系都曾有過節。而第四戰區下屬部隊以桂系第十六集團軍為主，歷來受制於白總長，張上將實際上是光桿司令一個，凡軍務一律以最高統帥、白總長的訓令為準，從不堅持己見，**中早有「張公百忍」之笑談。而最高統帥、白總長在軍事指揮上各有一套，尤其是最高統帥歷來有直接下令到師甚至團的惡習。
日軍即將來襲，第四戰區參謀部早在六月便開始設計防務：全州北三十公里處的黃沙河，地勢險要，系最佳防守陣地，即由戰區工兵營和三十一軍工兵營前往施工，建立可供兩個師防守的半永久性工事，兩周後即可完成；在全州設戰區情報收集所，與湘、粵兩省建立聯繫，收集敵我軍情；以全州專署為組織核心，設立整個專區動員機構，專事配合作戰的各項民間準備工作。七月下旬，中央軍第九十三軍由四川抵達桂林，戰區長官部命令陳軍長率所部進駐黃沙河既設陣地，極力阻敵西進，而後視情況逐次向桂林方向轉進，協同保衛桂林，並嚴令其9月10日前不得放棄全州；第三十一軍集中守衛桂林，構築永久性城防工事；第四十六軍控制陽朔、永福一帶，主戰桂林－平樂之間；駐桂林的中央軍校第六分校和西南幹部訓練團組成學生軍、地方團，在中央軍校第六分校甘主任率領下出龍虎關選擇陣地執行對敵警戒。此計劃經最高統帥批准執行，8月初，第九十三軍部隊奉命進駐全州。
八月中旬日軍便以小股部隊開始襲擾龍虎關、黃沙河地域，張向華長官率戰區參謀部隨即視察九十三軍，發現軍長陳牧農竟然置主力及大量作戰物資於全州城內，而在黃沙河陣地上僅派一個團防守。長官大怒，陳軍長即出示最高統帥之密令，原來最高統帥命令陳軍長率領所部，嚴守全州三個月。僅為照顧戰區命令的面子，陳才派一個團前出黃沙河陣地。但以陳牧農的軍事常識，也明白戰區命令更正確，遂要求戰區補發命令，只要有戰區的命令，他將立即執行。但是，張長官見到最高統帥的密令以後，竟然不敢做聲，不顧參謀人員反對，僅僅作全州防務補救口令即返回桂林。戰區參謀處長李漢沖認為全州無險可守，根本不適合作長期堅守的陣地，建議張下令陳前出黃沙河抵禦。張認為最高統帥既有此密令給陳，看來只把全州之戰用作延宕日軍進攻時間，並不打算死守。於是叫參謀處補發一個堅守全州半個月的命令了事。
9月初，敵13師團攻擊黃沙河陣地，當天黃沙河陣地就失守了。次日上午全州開始接敵，陳軍長在電話中報告第四戰區稱戰況並不緊張，敵我主力尚未接觸。當晚十二點，全州即失陷，陳牧農軍長匆忙率所部撤退並焚燬了大批原運來堅守全州的軍火和物資，火光沖天，爆炸劇烈。張向華長官聞訊即派參謀處長驅車前往，拂曉時李與陳在興安相遇，令陳立即收拾殘部，在興安築工事固守。不過兩天興安亦告失守。張長官大怒，電話報告最高統帥，認為如不嚴懲，今後戰場紀律及鬥志均無法保證。最高統帥隨即批准扣陳法辦。
陳牧農被捕後，由副軍長符昭騫代理九十三軍，並准其探視陳牧農辦理交接事務。陳將其寫的密函交給符昭騫，請他看在多年同僚的份上，在張長官面前為自己求情。陳牧農的密函稱，離開重慶赴廣西時，最高統帥親自交代陳：「在桂作戰，應相機行事，不可以主力投入決戰，一切戰鬥行動，可直接報告我，以我的命令為依據。」陳並且說，全州撤退前他曾電話報告最高統帥本人，且得到最高統帥的同意以後他才撤退。張長官閱讀此函以後更加氣憤，但他卻認為如此責任在於最高統帥不在於陳，可以據實詳報，給陳以寬大處分。但是，代理軍長職務的符昭騫此時急於除掉陳牧農，以便自己正式升任軍長，就把密函轉呈給了最高統帥。急於保住顏面的最高統帥隨即命令張長官立即槍斃陳牧農，而軍長一職也沒給符昭騫，下令由中央軍校第六分校的甘主任接任第九十三軍軍長兼第十六集團軍副總司令。
日軍於14日幾乎不戰而佔領廣西東北戰略要地全州，打開了通向桂林的門戶。日軍第11軍佔領全縣後，除為解除側方威脅，命令第37師團進攻邵陽（寶慶）、第34師團進攻常寧外，主力在全縣、白沙、道縣各附近地區集結，作進攻桂林的準備。第37師團在第116師團一部兵力掩護下，於9月26日擊退外圍陣地的第100軍一部，27日攻入邵陽，與守軍第74軍的第58師發生巷戰。激戰至29日，守軍部隊從邵陽城中撤出，邵陽失守。第34師團於10月1日擊破守軍第60師第178團的防守，佔領了常寧。
廣東方面的日軍第23軍，早在長、衡會戰之初為策應第11軍的作戰，令其第104師團發動粵北攻勢，攻佔了清遠、英德。此時第104師團集結於清遠、太平等地，第22師團亦已集結於新會，獨立混成第22旅團集結於台山附近。第23軍按照「中國派遣軍」的作戰計劃，於9月9日以第104、第22師團及獨立混成第22旅團，在第2飛行團的支援下，沿西江兩岸向梧州、平南地區進攻；另以獨立混成第23旅團從遂溪向平南及丹竹機場進攻。第七戰區第35集團軍之一部（僅第64軍2個師）及地方團隊力量薄弱，被迫節節後退，向第四戰區方面轉移。
日軍第104師團由清遠分3路西進：師團及第108聯隊為南路，11日佔四會，16日占肇慶，20日至祿步，以後即沿西江北岸向梧州前進；第161聯隊為中路，22日攻佔德慶，爾後與師團主力會合向梧州前進；第137聯隊為北路，12日攻佔懷集，22日攻佔梧州。28日，該聯隊的第3大隊又擊退守軍第135師的405團，佔領了丹竹機場。
日軍第22師團由新會、江門、九江分路沿西江南岸西進。第85聯隊經鶴山於24日占羅定，31日占岑溪；第84聯隊於25日占郁南，30日進至蒼梧以南；第86聯隊與第84聯隊同路，於31日占籐縣。
獨立混成第22旅團由長沙鎮、開平、新興、郁南襲占西江南岸各要點，與第104師團在梧州會合。駐雷州半島的獨立混成第23旅團從遂溪北上，12日佔領廉江，22日占容縣，28日佔領平南及丹竹，與第104師團第137聯隊會合。至此，桂東屏蔽盡失，桂、柳形勢嚴峻。
第四戰區在廉江失守時令第155師經陸川、鬱林（今玉林）向桂平方面轉移，令第31軍的第135師迅速由南寧進出至平南地區，同時令第93軍在大溶江以北地區組織防禦，竭力遲滯日軍，以爭取時間集結及部署兵力。
日軍第11軍為瞭解守軍防禦配系及兵力部署情況，決定實施威力搜索，令第一線各師團向前推進，建立搜索據點。第58師團根據軍的命令，驅逐興安附近的守軍，在該處建立搜索據點。該師團以獨立步兵第106、第92大隊於9月27日夜向興安發動進攻。防守該地的第93軍第10師堅決抗擊，激戰至10月1日，轉移至城西繼續抵抗。日軍在遭到大量傷亡後，於10月3日攻佔老茶亭（興安西約14公里）。第51旅團於嚴關口（興安西約4公里）建立了搜索據點。當日軍逼近興安時，廣東方面第23軍各部也正向平南及丹竹進逼中。第四戰區根據剛由湖南轉移至廣西的各部隊情況，重新進行了部署：令第27集團軍楊總司令指揮第20軍及第44師自道縣附近攻擊敵人，以第26軍（欠第46師）、第37軍先向龍虎關、恭城附近集結，準備參加桂、柳作戰；令戰區副司令長官夏威指揮第93、第31、第46軍，負責桂林固守及外圍作戰。第93軍於外圍作戰後，轉移至義寧附近，編入李玉堂序列；令第27集團軍副總司令李玉堂指揮第79、第93軍，桂林外圍作戰後在龍勝、義寧間集結，準備參加桂林作戰；令第35集團軍總司令鄧龍光指揮第62、第64軍，在平樂附近集結為機動部隊。根據情況，以夏威副司令長官指揮桂林防守軍李玉堂部，負責桂林附近的作戰。
此時，從湖南轉進的第27集團軍（第20、第26、第37軍）及第62、第79軍與由粵西（第七戰區）西移的第64軍正陸續自南、北兩面先後進入廣西境內。各部隊因久戰，實力尚不及編製的四分之一；又因行動遲緩，未能如期參加外圍戰鬥，因而日軍得以分進合擊之勢向桂、柳步步逼近。10月初，興安、平南及丹竹機場棄守，桂、柳即陷於兩面受敵的不利態勢之下。
10月9日，第四戰區調整部署，將現有部隊組編為4個兵團：桂林方面軍（第16集團軍兼總司令夏上將下轄第46、第31、第93、第79軍共9個師），以1個軍擔任桂林固守，1個軍控置於良豐、葡萄、白沙間地區，2個軍擔任桂林外圍及桂穗公路的掩護；荔浦方面軍（第27集團軍兼總司令楊上將，下轄第20、第26、第37軍及湘桂邊境區總指揮部，共5個師、1個師管區），一部任敵後襲攏破壞，一部在蒙山以南及陽翔、沙子坪、二塘各附近警戒，主力配置於平樂、荔浦、新圩間地區；西江方面軍（第35集團軍總司令鄧龍光，第16集團軍副總司令部、3個師、1個團及2個縱隊），主力配置於桂平、大湟江口、東鄉間地區，一部配置於六陳、麻垌附近；戰區直轄兵團（第62、第64軍，共4個師），控置於柳州、三江街以北地區。
10月11日，日軍獨立混成第23旅團強渡邕江至西岸，於12日佔領桂平、蒙圩，第104師團一部亦西迫大湟江口。第四戰區為確保柳州並掩護黔桂路安全，決定轉用兵力於西江方面，先擊破桂平方面日軍，解除柳州側背威脅，於10月13日制訂了攻擊計劃，於16日作為命令下達。
10月21日，西江方面軍不待第46軍到達，即以第64軍及廣西綏靖第1縱隊開始向桂平、蒙圩日軍獨立混成第23旅團發動猛攻。與此同時，第37軍及廣西綏靖第2縱隊亦向平南日軍第104師團發動進攻。進攻開始前和開始後，中、美空軍分批輪番向日軍轟炸及掃射，以支援地面部隊的攻擊。當天即攻佔了蒙圩附近的幾個村莊，日軍獨立步兵第129大隊大隊長野野木文雄中佐被炸死。激戰至10月26日傍晚，日軍第104師團攻佔大湟江口。28日，日軍第23軍集中全力向西江方面軍進攻，第64軍及第37軍等開始由攻勢作戰轉為守勢作戰。直至10月31日，日軍雖集中全力進攻，仍毫無進展。此時，日軍第11軍已沿湘桂路南下逼近桂林。第四戰區見形勢已經逆轉，決定放棄桂平附近的作戰，將所有兵力向桂、柳附近集中。日軍第23軍的第22師團於11月3日占貴縣，第104師團於4日占武宣，亦已逼近柳州。桂林、柳州外圍戰鬥結束，轉入桂林、柳州的保衛戰鬥。
桂林作為桂北重鎮，有著極為重要的戰略位置。如果日軍攻佔桂林，那麼日軍可以向南進攻南寧，打通所謂的大陸交通線，同時還可以向西威脅雲南，向北進攻貴州，從側翼威脅陪都的安全。而且，桂林是廣西省政府所在，桂系的大本營，桂系的二號人物白總長自己就是桂林人。很顯然，桂林的得失對於中日雙方來說，都是意義重大。
為了保住桂林，就必須要投入部隊。可是，此時的白總長早就意識到倭國人已經是日暮西山，時日不多了，日軍在中國戰場上所發動的這次大規模進攻實際上頂多也就是一次迴光返照罷了，即使是佔領了一些地方，很快也都能收回來，因此他並不願意在桂林柳州方向上投入太多的兵力，尤其是不願意大量投入他的桂系基本部隊，以保留實力在抗戰勝利以後能夠有充足的實力和最高統帥再次一較長短。
無奈之下，為了保證陪都和川黔地區的側翼安全,最高統帥只能採取挖肉補瘡的辦法，從遠征軍裡抽調中央軍部隊到桂林柳州方向充當救火隊,希望能夠以此頂住倭國人的瘋狂進攻。
於是，松山血戰以後，新20軍因為在遠征軍各部裡兵力損失最少，戰鬥能力損失不大，被從前線緊急調下來，全部集結到鄰近的祥雲機場，以團為單位登上由最高統帥向美國人親自開口借來的數百架運輸機，空運前往柳州機場，在柳州機場完成部隊的再次集結以後，緊急馳援桂林。