1939年11月15日，日军第21军，在司令官安藤利吉指挥下，第21旅团、第九旅团分别占领钦县龙门和防城县企沙，而后会攻防城，当日晚占领防城。17日，台湾旅团占领钦县。21日，日军逼近南宁邕江南岸城郊，24日占领南宁。12月1日，占领邕武路高峰坳。12月4日，占领邕武路险隘昆仑关。日军自此取守势，筑防御工事，确保邕钦占领区，并拟打通邕龙路，切断我国桂越国际交通线。

国民党军委会桂林行营，以收复南宁为目的，第一步攻取昆仑关。作战部署如下：徐庭瑶（中央军的总指挥）指挥北路军（第5军、第99军、第92师）担任主攻昆仑关任务；夏威（第16集团军总指挥）指挥西路军第170师、第135师反攻高峰坳；蔡廷锴（第26集团军总指挥）指挥东路军第31军、第46军、第175师和新编第19师，分别攻击邕钦路北段（七婆坳、吴圩、唐报、那陈）和中段（大塘、小董）的日军据点。

12月18日，我军向日军全面反攻，经过激烈战斗，反复三次争夺昆仑关口，12月30日，肃清日军在昆仑关四周高地的据点，31日，收复昆仑关。是役，击毙日军第5师团第21旅团长中村正雄少将，及其以下官佐士兵4000余人、活捉100余人。国军伤亡14000余人。与昆仑关激战的同时，徐庭瑶、夏威、蔡廷锴各路军，分别在邕武路、邕龙路、邕钦路对日军作战，以牵制其对昆仑关的增援，约歼日军2000余人。将上下这两组数字相加，共歼日军6000余人。国军伤亡15000余人，与上组数字相加，共伤亡29000余人，为日军伤亡数字的四倍多。

1940年1月4日，国军第5军占领九塘后，与日军形成对峙局面，昆仑关战役结束。

昆仑关战役，是国民革命军继台儿庄大捷后，在桂南抗战的一次重大战役，是中国人民（特别是广西各族人民）抵抗日本帝国主义侵略中国，为了维护民族尊严和国家独立的英勇抗战，是中华儿女宏扬爱国主义精神有重大历史意义的战役，影响十分深远。屹立在昆仑关的纪念碑，是中华民族抗战精神彪炳千古的丰碑。

昆仑关战役爆发时，广西第三届学生军奉命开赴前线发动群众抗日。学生军第1团派第1大队到宾阳去开展抗日救亡群众运动。第1大队调用一部分人去建立军民合作站，第1、第3中队大部分人发动群众积极支援昆仑关战役，做了许多的支援工作，主要由黄嘉同志领导。第5军参谋长热情地接待学生军，称赞学生军热情爱国，前途无量的革命青年，希望学生军大力支持完成反攻昆仑关的任务，并给每个人发一个红色的特别通行证，大大方便了学生军的支前工作。第1大队做了许多工作：立即建立军民合作站；在树林下建立可以防备日军空袭的临时市场，沟通军民的买卖关系，解决部队的军需给养问题；组织妇女洗衣队，按当地风俗妇女只给一个男人洗衣服，不能给第二个男人洗衣服，经学生军耐心做工作，军队打鬼子是保卫家乡人民生命财产安全，不当亡国奴，为他们洗衣服是光荣的爱国行动。妇女思想做通了，于是各个村子许多农家门口，贴出了“洗衣处”的招贴，将士们伸出大拇指夸赞学生军办事快又好，洗衣服是件小事情，但鼓舞了抗日将士英勇杀敌，变成了大好事情，体现了军民合作抗战的重大意义。

在邱清泉的新编第22师执行迂回包围五塘、六塘的战斗任务中，学生军组织了几百人的运输队输送军需品到前线，又从火线上将伤员送回后方医院，大大鼓舞了部队的士气。

克复昆仑关的前一天（12月30日），学生军一部分男女战士，偕同鹿地亘的日人反战大同盟部分盟员，由军政治部一位科长带队，两次在离火线三四百米的地方，向日军广播，反战盟员轮流以日语向日本士兵广播，一时竟使敌我双方阵地沉静下来，安静地听大喇叭广播。几个钟头后，轮到学生军对抗日将士的广播。这种特殊形式的战地宣传方式，效果很好，令敌方军心动摇，士气低落，对己方起到壮军威，鼓舞士气的作用。

日军在桂南会战中，占领南宁和昆仑关，其目的是阻断我国抗战后方的国际交通线，封锁中国。但在昆仑关战场较量中，经过三次反复争夺，日军终被消灭在昆仑关各处阵地上，陈尸碧野4000余人，昆仑关被我军攻克。

就在昆仑关激战的同时，在翌年夏秋间，我军在人民大众的支援下，实行大反攻，10月28日，光复龙州，30日，光复南宁，11月30日，光复镇南关，日军全部败退越南。日军在桂南又被消灭2000余人。前后合计，被消灭6000余人。这对小日本来说，由于其战线既在中国，又在南洋群岛、南亚越南、缅甸、新加坡各国，形成十分绵长的战线，也就暴露了长战线与兵员短缺的矛盾，兵力分配捉襟见股，就成了不可弥补的重大损失。

日军在桂南会战失败，其败兵撤入越南之后，仍然可以起到切断我国桂越国际交通线的作用，这也反衬了其发动桂南会战，是得不偿失的、多此一举的战役。