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，28日占领平南及丹竹，与第104师团第137联队会合。至此，桂东屏蔽尽失，桂、柳形势严峻。
第四战区在廉江失守时令第155师经陆川、郁林（今玉林）向桂平方面转移，令第31军的第135师迅速由南宁进出至平南地区，同时令第93军在大溶江以北地区组织防御，竭力迟滞日军，以争取时间集结及部署兵力。
日军第11军为了解守军防御配系及兵力部署情况，决定实施威力搜索，令第一线各师团向前推进，建立搜索据点。第58师团根据军的命令，驱逐兴安附近的守军，在该处建立搜索据点。该师团以独立步兵第106、第92大队于9月27日夜向兴安发动进攻。防守该地的第93军第10师坚决抗击，激战至10月1日，转移至城西继续抵抗。日军在遭到大量伤亡后，于10月3日攻占老茶亭（兴安西约14公里）。第51旅团于严关口（兴安西约4公里）建立了搜索据点。当日军逼近兴安时，广东方面第23军各部也正向平南及丹竹进逼中。第四战区根据刚由湖南转移至广西的各部队情况，重新进行了部署：令第27集团军杨总司令指挥第20军及第44师自道县附近攻击敌人，以第26军（欠第46师）、第37军先向龙虎关、恭城附近集结，准备参加桂、柳作战；令战区副司令长官夏威指挥第93、第31、第46军，负责桂林固守及外围作战。第93军于外围作战后，转移至义宁附近，编入李玉堂序列；令第27集团军副总司令李玉堂指挥第79、第93军，桂林外围作战后在龙胜、义宁间集结，准备参加桂林作战；令第35集团军总司令邓龙光指挥第62、第64军，在平乐附近集结为机动部队。根据情况，以夏威副司令长官指挥桂林防守军李玉堂部，负责桂林附近的作战。
此时，从湖南转进的第27集团军（第20、第26、第37军）及第62、第79军与由粤西（第七战区）西移的第64军正陆续自南、北两面先后进入广西境内。各部队因久战，实力尚不及编制的四分之一；又因行动迟缓，未能如期参加外围战斗，因而日军得以分进合击之势向桂、柳步步逼近。10月初，兴安、平南及丹竹机场弃守，桂、柳即陷于两面受敌的不利态势之下。
10月9日，第四战区调整部署，将现有部队组编为4个兵团：桂林方面军（第16集团军兼总司令夏上将下辖第46、第31、第93、第79军共9个师），以1个军担任桂林固守，1个军控置于良丰、葡萄、白沙间地区，2个军担任桂林外围及桂穗公路的掩护；荔浦方面军（第27集团军兼总司令杨上将，下辖第20、第26、第37军及湘桂边境区总指挥部，共5个师、1个师管区），一部任敌后袭拢破坏，一部在蒙山以南及阳翔、沙子坪、二塘各附近警戒，主力配置于平乐、荔浦、新圩间地区；西江方面军（第35集团军总司令邓龙光，第16集团军副总司令部、3个师、1个团及2个纵队），主力配置于桂平、大湟江口、东乡间地区，一部配置于六陈、麻垌附近；战区直辖兵团（第62、第64军，共4个师），控置于柳州、三江街以北地区。
10月11日，日军独立混成第23旅团强渡邕江至西岸，于12日占领桂平、蒙圩，第104师团一部亦西迫大湟江口。第四战区为确保柳州并掩护黔桂路安全，决定转用兵力于西江方面，先击破桂平方面日军，解除柳州侧背威胁，于10月13日制订了攻击计划，于16日作为命令下达。
10月21日，西江方面军不待第46军到达，即以第64军及广西绥靖第1纵队开始向桂平、蒙圩日军独立混成第23旅团发动猛攻。与此同时，第37军及广西绥靖第2纵队亦向平南日军第104师团发动进攻。进攻开始前和开始后，中、美空军分批轮番向日军轰炸及扫射，以支援地面部队的攻击。当天即攻占了蒙圩附近的几个村庄，日军独立步兵第129大队大队长野野木文雄中佐被炸死。激战至10月26日傍晚，日军第104师团攻占大湟江口。28日，日军第23军集中全力向西江方面军进攻，第64军及第37军等开始由攻势作战转为守势作战。直至10月31日，日军虽集中全力进攻，仍毫无进展。此时，日军第11军已沿湘桂路南下逼近桂林。第四战区见形势已经逆转，决定放弃桂平附近的作战，将所有兵力向桂、柳附近集中。日军第23军的第22师团于11月3日占贵县，第104师团于4日占武宣，亦已逼近柳州。桂林、柳州外围战斗结束，转入桂林、柳州的保卫战斗。
桂林作为桂北重镇，有着极为重要的战略位置。如果日军攻占桂林，那么日军可以向南进攻南宁，打通所谓的大陆交通线，同时还可以向西威胁云南，向北进攻贵州，从侧翼威胁陪都的安全。而且，桂林是广西省政府所在，桂系的大本营，桂系的二号人物白总长自己就是桂林人。很显然，桂林的得失对于中日双方来说，都是意义重大。
为了保住桂林，就必须要投入部队。可是，此时的白总长早就意识到倭国人已经是日暮西山，时日不多了，日军在中国战场上所发动的这次大规模进攻实际上顶多也就是一次回光返照罢了，即使是占领了一些地方，很快也都能收回来，因此他并不愿意在桂林柳州方向上投入太多的兵力，尤其是不愿意大量投入他的桂系基本部队，以保留实力在抗战胜利以后能够有充足的实力和最高统帅再次一较长短。
无奈之下，为了保证陪都和川黔地区的侧翼安全,最高统帅只能采取挖肉补疮的办法，从远征军里抽调中央军部队到桂林柳州方向充当救火队,希望能够以此顶住倭国人的疯狂进攻。
于是，松山血战以后，新20军因为在远征军各部里兵力损失最少，战斗能力损失不大，被从前线紧急调下来，全部集结到邻近的祥云机场，以团为单位登上由最高统帅向美国人亲自开口借来的数百架运输机，空运前往柳州机场，在柳州机场完成部队的再次集结以后，紧急驰援桂林。