就在日軍完成對桂林的包圍的過程中，日軍發現所經過各處當面的中**隊守軍兵力極為薄弱，與自己一方制定進攻計劃時設想的艱難情況變化甚大。這一情況當即被迅速報告給了第11軍司令部。
「看起來，那些廣西猴子對我軍的主要進攻方向判斷完全錯誤。他們以為我們的主要進攻力量是從廣東方面突入廣西的第23軍，所以他們一定是把主要的兵力集中起來用於阻止第23軍的進攻了。他們以為我們還會一成不變的按照以前的那條路線進攻嗎？看起來，支那人的確不行了，連他們的老祖先兵聖孫子的教誨都忘記了。不過，這樣也好，我們正可以充分利用他們的判斷錯誤，進一步加大對桂林和柳州方向的進攻力度，趁他們沒有反應過來之前，就搶佔桂林，奪取柳州，摧毀設在那裡的美國戰略機場。」第11軍司令橫山勇中將趾高氣揚的說道。
「司令官閣下高見。如果我軍能夠順利攻下桂林和柳州打通大陸交通線，必定會得到陸軍省和小磯首相的青睞的。司令官閣下恐怕就要在領章上增加一顆星星了。我就預先恭喜司令官閣下了。」橫山勇中將的搭檔，第11軍參謀長中山貞武少將一聽到司令官說完，連忙送上一串的馬屁。
「前任內閣的東條首相下台的直接導火索就是衡陽的戰事久拖不決。現在，小磯首相剛剛上台不久，正需要從戰場上傳來好消息以振奮國民的士氣，堅定一億國民把大東亞戰爭進行到底的決心，我們無論如何都必須要把這一仗打好，不然，陸軍省很可能會把我們當作替罪羊處置的。」橫山勇中將對搭檔小聲地說道。
「這個事情我明九白，我一定會督促下面各部隊務必盡快攻佔桂林，不使衡陽的噩夢重演。」中山貞武少將掏出手帕一邊小心的擦汗，一邊向橫山勇中將保證。
「你我明白就好了，現在帝國的形勢非常危急，帝國急需我們打通大陸交通線，以拯救帝國的命運。我們的身上承受著天皇陛下和一億國民的重托，務必盡心竭力以報效浩蕩皇恩。」橫山勇中將再一次說道。
「我輩願為天皇陛下盡忠，天皇陛下萬歲！大東亞戰爭萬歲！」中山貞武少將趕緊表態。
「好了，好了，我現在要調整部隊的部署，你記一下。令第3師團從荔浦向西經修仁向柳州南的柳江前進；令第37師團接替第13師團從南方攻擊桂林，第13師團西經永福向柳州北的柳城及其以南三岔車站前進，爾後由南北合擊柳州，早日攻佔柳州及其附近的空軍基地，解除帝國的心頭大患。」橫山勇中將說道。
中山貞武少將提到的衡陽的噩夢，指的是前不久第11軍在湖南衡陽與中國方面守軍第10軍之間進行的時間長達47天的抗戰最慘烈之戰-衡陽保衛戰。衡陽保衛戰是抗戰8年之中，作戰時間最長、敵我雙方傷亡官兵最多、程度最為慘烈的一場城市爭奪戰。衡陽市區呈長方形，東西寬約500米，南北長約1600米，總面積約為1平方公里左右。在這如此狹小的地帶，雙方死戰達47晝夜之久，且傷亡人數高達44000人以上，戰役的激烈程度、殘酷性和慘烈性是極為罕見的。衡陽保衛戰最後以城陷失敗而告終，然而其作用卻是巨大的。衡陽一戰中，敵人傷亡慘重，其中以京都、大阪為中心的兩個師團幾乎遭到毀滅性的打擊。由於中**隊利用地形，建築了堅固的工事，比日軍戰死的人要少得多，大約是日軍的1/3左右，我第10軍確已向罪惡的侵略者索取了3倍以上的代價。因此，衡陽之戰，在我雖敗猶榮，在敵雖勝不武。在此之前，日軍攻佔新加坡和馬來西亞，傷亡卻只有1289人；掃蕩印尼全境，一共只用了3個師團另1個旅團，損失了2624人。而在衡陽攻城戰中，日軍總計投入5個師團，1個獨立旅團和1個獨立重炮兵部隊，曠日持久達47晝夜，而傷亡人數，竟在上述各戰役傷亡總數3倍以上，無怪乎日軍視此一戰役為「苦難的戰役」。由於日軍在衡陽一戰中損失慘重，致使倭國方面為了維護其「皇軍」在華戰無不勝的神話，對戰役的真相多有隱瞞，致使倭國國內很多人不知道有衡陽這個地方。衡陽之戰，日軍原擬定3日之間結束，而實際卻延宕了47天，所以日方也不得不承認此戰「嚴重妨礙了『打通大陸』的日程」。衡陽戰役結束後，敵人整理裝備了將近1個月，才重新發動攻勢，為桂林方面的戰役準備爭取了時間。衡陽一役還有一個重要的作用，就是加劇了倭國內閣的危機。由於衡陽久攻不下，致使倭國中國「派遣軍甚感不安，大本營之不滿逐漸達到極限」。7月16日，日軍向衡陽發動第2次總攻再度挫敗時，中國派遣軍總參謀長松井太久郎中將來到長沙第11軍司令部，向橫山勇中將等第11軍主要軍官傳達大本營要求盡快攻佔衡陽的命令，併力勸橫山勇將其主力投入衡陽。當時日軍在太平洋戰場焦頭爛額，倭國國內對一身兼任首相、陸相和參謀總長的東條英機極為不滿，東條深盼陸軍在中國戰場表現出優異成績，以維持他的統治地位。如果衡陽之戰繼續膠著，他的內閣就岌岌可危。此時，由於太平洋上的塞班島失陷。再加之日軍攻佔衡陽繼續受挫，1944年7月18日，東條英機終於被迫辭職下台。東條英機內閣總辭職以後，原朝鮮總督，陸軍大將小磯國昭奉命組織新的一屆戰時內閣。但是，此時的倭國早已經是強弩之末，明眼人都能看得出來，只要美國繼續以強大的海空力量為依托，在太平洋上向倭國發動進攻，倭國的失敗不可避免。
11月2日，經過調整部署的日軍以主力開始向桂林發動全面進攻。
這一天的進攻首先是以日軍的大規模空襲開始的。黎明，一層絳紅色的晨光抹遍了整個天際。一大清早，日軍就出動了大批的轟炸機，飛臨桂林上空，輪番狂轟亂炸。日軍除了使用常規的高爆航空炸彈以外，還大量使用了燃燒彈，引起全城大火，桂林城成為一片火海，大部分房屋被燒燬，到處是斷牆殘壁，遍地瓦礫。
「奶奶的小鬼子，你他娘的敢對老子用燃燒彈，這筆賬我給你記下了，你們等著瞧，此仇不報，我誓不為人。」劉建業在巖洞裡被大火引發的濃煙熏的咳嗽不止，跳著腳大罵小倭國。
「依我看，小鬼子用這招是想要企圖用大火毀我彈藥庫，燒掉我軍的糧站，使我軍的糧彈補給瀕於癱瘓。」陳濟桓參謀長用濕毛巾捂著臉，說道。
「陳老將軍說的對，小鬼子肯定打得就是這個算盤。傳我的命令，派出後勤和輜重人員，進行滅火消防，同時務必加強糧站、彈藥庫的管理和補給工作。我們能在這座桂林城裡堅持多久，就要看糧彈供應能不能保證了。」劉建業說道。
「好的，我馬上去親自負責。」城防司令部副參謀長呂旃蒙少將說道。
「一切就拜託老兄了。」劉建業對呂少將說道。
除了空襲以外，日軍的主力炮兵部隊在山崎清次少將指揮下向桂林城外的屏風山、貓兒山、將軍橋、甲山等主要支撐點發動猛烈的炮擊。日軍獨立野戰重炮兵第14聯隊、第15聯隊、獨立野炮兵第2聯隊、獨立重炮兵第6大隊等重炮部隊的陣地上，一排排大大小小的炮口，悄悄昂起頭來，對準山頭陣地，一齊吼叫起來。
日軍使用密集的炮火，不斷炮擊，試圖以此摧毀我軍陣地工事。幸好我軍城外各陣地基本上都是構築在一座座石灰岩山峰上，以天然形成的大小巖洞作為依托。所以，日軍的炮擊對前線陣地的影響不是很大。
密集的炮火準備過後，日軍的步兵開始了一次接一次的連續衝鋒。
「不要慌，不要著急，先讓炮兵幫忙，打亂他們的隊形。」第131師指揮所裡，闞維雍師長通過電話，指揮部隊要沉著應戰。
通過各山峰上的炮兵觀察哨，城內的各處炮兵陣地在炮兵集群指揮官，炮兵第六團陳團長的指揮下，也竭盡全力向日軍開火，力圖壓制敵軍的炮兵，干擾敵軍步兵進攻隊形。
桂林城外有無數石灰岩山峰高地，守軍部隊早已在這裡構築有四通八達的戰壕工事和無數暗堡據點，並將每個山頭陣地前的斷巖主坡削成九十度陡峭絕壁，進攻者只能架雲梯才能向上攀登。
日軍首先向這些山峰陣地進攻。先以排炮集中轟擊，飛機編隊俯衝轟炸。
守軍在敵機、敵炮狂轟濫炸時，都躲了起來。日軍以為陣地已被摧毀，嚎叫著潮水般地向高地撲來。待日軍湧到陣地前，突然從山頭上甩出鋪天蓋地的手榴彈，直炸得山下昏天黑地，血肉橫飛。
日軍的衝鋒一下子垮了下來。
接著，日軍又在更強大的炮火和大批飛機的轟炸下，連續發動了幾次大的衝鋒，都被守軍用手榴彈給炸了回去。
日軍反覆衝鋒大半天，死傷纍纍，初戰受挫。
「八嘎，這些可惡的支那人，明天我一定要攻下這些令人討厭的石灰岩山峰。」風光秀麗如畫的桂林山水，在因為進攻屢次受挫而惱羞成怒的第58師團師團長毛利末廣中將的眼裡已經變得十分可惡討厭。
「閣下，明天，是不是可以考慮使用特種彈？」使團參謀長有馬純雄大佐及時提出建議。
「很好，聯繫第五飛行師團，明天一早的進攻裡，對支那軍的陣地使用特種彈。野溝君，古賀君，明天二位務必全力投入作戰，一舉攻佔支那軍隊城外陣地。」毛利末廣中將對於參謀長的建議欣然採納，並且特意關照了一下屬下的兩位旅團長。
「明天，我部一定全力進攻，盡早攻佔桂林，打通大陸交通線，不辜負天皇陛下的重托。」步兵第51旅團旅團長野溝二彥少將和第52旅團旅團長古賀龍太郎少將連忙高聲答應。
次日黎明，日軍再次出動了大批飛機，向桂林城外的守軍陣地發動空襲。與往常不同的是，這一次他們使用的是所謂的特種彈。
日軍使用毒氣作戰以後，城外的守軍陣地上頓時濃煙瀰漫，視線幾乎全都被有色的刺鼻濃煙所籠罩。
「快命令部隊把發到手上的毛巾重疊，在肥皂水裡浸濕後捆在臉上，毛巾上剪上兩個圓孔，露出雙眼，繼續戰鬥。」在指揮所裡看到城外升騰起各種有色的煙霧，劉建業就明白了倭國人又使出了他們在中國戰場上屢試不爽的老招數。
一級級指揮所連忙把命令盡快下達到各陣地。雖然，部隊盡了全力，還是有一些陣地上的官兵反應不及，中了敵人的陰招。防守將軍橋陣地一側的一個營官兵除4人還在陣地外，其餘人等皆不幸中毒死亡。一些僥倖中毒不深的官兵，中毒部分類似灼傷，皮膚上長出水泡，大得像銀元一般，腫得有半寸高，裡面充滿黃水，較小之水泡則顯現出綠色。中毒的官兵兩條腿都不能直立行走。
「這肯定是混合毒氣，快發電聯繫柳州機場的美國飛機，看看能不能空投一些解毒的藥品。最好，請他們也向倭國人的陣地上投一些毒氣彈。我們不能光看著倭國人在我們頭上丟毒氣，一點反擊都沒有。」劉建業對倭國人這種嚴重違反國際公法的行為，早已經是司空見慣了。這些倭國人連不宣而戰的事情都幹得出來，更何況是使用毒氣呢。再說，他們在中國使用毒氣也早就不是新聞了。他現在想的就是怎麼對付。
「還要提醒各部隊防範倭國人以毒氣為掩護，搶佔陣地。」陳濟桓參謀長及時提醒。
「對，馬上提醒各部隊，一定要保持高度戒備，不能讓小鬼子趁機佔了便宜。」劉建業連忙對此表示同意。
等到毒氣煙霧過後，帶著防毒面具的日軍士兵端著步槍小心翼翼的叢山下向山上爬上來。
「不要過早開槍，等鬼子進入有效射程再打。」親臨一線督戰的170師副師長巢威在戰壕裡小聲地招呼著手下。
小鬼子距離陣地越來越近了。終於，他們距離陣地已經不到一百米了,在眾人的眼裡，鬼子的眉目已經非常清晰。
「開火，給小鬼子一點顏色看看。」巢副師長舉起他的勃郎寧手槍，發出作戰命令。
隨著長官的一聲令下，我軍迫擊炮和輕重機槍猛烈射擊，與步槍發射織成一片火網，打得日寇一批一批地倒下去。日寇每前進一步，都不得不付出慘重的代價，陣地周圍，橫屍遍野，當日寇進至我軍陣地很近時，我軍官兵就向日寇隊列投擲密集手榴彈，炸得日寇血肉橫飛，迫使日寇在我軍陣地前遺屍纍纍，狼狽逃竄。
這一天，日軍在城外各陣地前的進攻都未能有所收穫，激戰終日未能突破我軍防線。
也是在這一天，劉建業以桂林城防司令部司令的名義，向桂林周圍各縣的廣西民團發出命令，命令他們自行尋找戰機，向日軍部隊特別是後衛和運輸部隊發起積極主動的進攻，以分擔桂林守軍承受的巨大壓力,同時盡可能的給敵人增加後勤壓力。