1938年6月28日,最高統帥部電令薛嶽:"閔家鋪之敵位於南潯、瑞武路間,乘虛沖入,其患堪虞,應努力殲滅之。"薛嶽即令東面我第四軍之九十師阻擊日軍,搶占有利地形,層層堵擊;又令西面我李漢魂所部之九十壹師、預六師阻擊敵軍。在我不斷抵抗周旋下,敵"第壹零六師團的後方聯絡線從28日左右斷絕,因天氣不良,飛機偵察和補給都不能進行"。
岡村寧次鑒於第壹零六師團壹開始行動就陷入困境,強令第二十七師團東進,再犯麒麟峰,企圖推進到白水街以東,接應第壹零六師團。1938年6月27日,宮崎聯隊增援反攻麒麟峰,並以飛機、大炮、步兵聯合作戰,施放大量毒氣,使我守兵多有犧牲。次日麒麟峰失守。29日,我商震部三十二軍壹四壹師配合壹四二師七二五團猛烈反攻麒麟峰,經激烈戰鬥,終將該峰再度奪回,使敵二十七師團東進援助壹零六師團的企圖被粉碎。與此同時,敵第壹零六師團壹二三聯隊壹部企圖從白水街以西突圍,我預六師、九十壹師從東面向這股日軍發動猛攻,敵壹二三聯隊受阻於白水街以東。麒麟峰、白水街兩役的勝利,粉碎了東西兩股日軍會合的企圖,使我軍能順利地收攏口袋,為合圍敵第壹零六師團並予殲滅創造了決定性條件。第二十七師團在麒麟峰叠遭挫折後,於1938年10月1日向南推進至天橋河,10月5日黎明前占領箬溪,7日又撇下壹零六師團,主力轉向西,朝辛潭鋪前進。在東路德星線,敵軍亦未有任何進展。因此,敵第壹零六師團已孤立無援。第壹兵團綜合各方情報,認為敵壹零六師團主力孤軍鉆入我南潯線與瑞武線兩大主力之間,是殲滅它的極好機會,決心抽調德星、南潯、瑞武三線的兵力,圍殲竄至萬家嶺壹帶的日軍。1938年10月2日,薛嶽命令南潯、德星線上的第四、七十四軍,第壹八七、壹三九師包圍萬家嶺地區日軍於東半面;命瑞武線的新十三、十五師,第九十壹、壹四二、六十師,預六師包圍日軍的西半面,向敵發起第二期攻勢。此時,我軍兵力已占明顯優勢,且士氣旺盛。我軍從東西兩路同時向敵壹零六師團發起攻擊,敵我反復爭奪,戰況慘烈。日軍陣勢大亂,師團位置都難以確認,不得不請求第十壹軍司令部以飛機偵察,"其結果師團推測的位置和實際地點約偏南十公裏"。
1938年10月3日,我第九十、九十壹師從東西聯合夾擊南田鋪,重創敵軍,並以密集炮火轟擊敵壹零六師團司令部所在地,使敵師團司令部亦"面臨危險之狀態"。此時,敵糧彈嚴重匱乏,只能倚仗空投。1938年10月5日,我軍重新調整部署,決心集中兵力擊滅深陷泥淖的敵壹零六師團。薛嶽電請蔣介石,縮短外圍戰線,從東西南北四面對敵壹零六師團形成包圍。
此前,敵壹零六師團被殲近半,其糧、彈兩缺,全賴空投,有被全殲可能。此種情況經我方廣播後,日本朝野震驚。華中派遣軍司令親自組織宇賀支隊、鈴木支隊和第二十七師團留置的佐枝支隊,由箬溪地區沿武(寧)永(修)路東進,馳援壹零六師團。我第壹兵團不得不由包圍萬家嶺地區的部隊中抽出新十三、十五師,第六十、九十壹師,預六師等南下武永路阻止日軍東進。1938年10月7日,我軍向敵開展第三期總攻。第六十六軍以第壹五九師及第壹六壹師之壹部展開於金娥殿、公母嶺之線,向石堡山攻擊前進;第四軍之遊擊部隊於7時在劉家嶺與敵300余人遭遇;第七十四軍經數度猛攻,終將長嶺完全克復,並將張古山之敵包圍。1938年10月8日,第六十六軍進占石堡山、老虎尖,並以壹部與第四軍協力攻占獅子崖西北高地。第五十壹師於該日拂曉前壹度攻克張古山最高點,但天明後,敵千余人憑飛機支援反攻,將該地奪回。第壹四二師(欠壹團)亦於11時由城門山出擊,攻占桶漢傅、周家之線。永武路之敵援軍,亦被我阻於來龍嶺。這樣,敵壹零六師團在我四面包圍中,已成甕中之鱉。1938年10月19日,敵我仍在激戰中。薛嶽考慮到武永路敵人援軍源源而來,德星線的日軍亦在西進,圍攻壹零六師團的時間不宜過長。待我各攻擊部隊迅速準備就緒,遂令部隊迅猛推進,各守備部隊努力壓制當面之敵。第六十六軍激戰至10日3時,將敵擊潰,克復萬家嶺、田步蘇,敵棄屍盈野。殘敵千余人、馬300余匹。敵北退被我石堡山守軍截擊,大部轉向西退,壹部300余人被我包圍殲滅。第四軍攻占大金山西南高地及箭爐蘇東端高地。第七十四軍於10日拂曉前攻占張古山最高點。第九十壹師於10日拂曉前攻占楊家山東北無名村高地,斬獲頗多。第壹四二師(欠壹團)於拂曉前攻占楊家山北端無名村及松樹熊,俘敵軍官田中善藏。10日晚,薛嶽以肅清殘敵為目的,令各攻擊部隊繼續攻擊,至次日,攻克箭爐蘇以西等高地。1938年10月12日,我軍續向長嶺及張古山北端之殘敵攻擊,但無進展。此時,形勢對我漸呈不利。德星線上,隘口街於1938年10月10日晨陷敵;武永路上,敵援兵已突破我楊家山陣地,不斷向我構成威脅。我軍經半月苦戰,實力大損,"按兵團所指揮各部,番號雖及,戰力卻微,實難派出部隊出擊"被迫轉入守勢。16日,左翼敵援壹部已竄至甘木關,我預六師、六十師後退,情形開始混亂。薛嶽鑒於"目前德安方面兵力平均不到原數三分之壹,且新兵又多",第四、六十六軍已進入新陣地,陣線亟待調整,遂下令將主力"轉進至永豐橋、岷山、郭背山、郭壟山、王家山、柘林之線"。1938年10月17日,我軍開始總撤退,敵第壹零六師團殘部和鈴木支隊達成聯系,"第壹百零六師團脫離了危機"。萬家嶺戰役至此結束。