10月7日，国军调整兵力，发起全线总攻。74军作为主攻部队奉命攻击日军在万家岭地区的核心阵地张古山，第51师多次猛攻均未得手，后305团团长张灵甫献计从山后偷袭，并亲率突击队从山后偏僻小道袭占张古山。74军攻占张古山，为突破日军106师团防线立下头功。10月9日，薛岳令各部组织敢死队作最后决死攻击，经过激战国军攻占万家岭、雷鸣鼓两处要地，当晚国军第4军的突击部队一度曾进至106师团指挥部仅百米处，淞浦组织师团指挥部所有人员准备迎战，连自己都拿起了枪。由于第4军没有确切情报，又是夜间，才没有发现日军，使淞浦得以侥幸逃脱。此役国军一举收复九江以南失地，日军第106师团几乎被全歼，死伤逾万，连师团长淞浦中将都险些被俘，战果之辉煌足以与平型关和台儿庄媲美。万家岭之战既无平型关八路军奇袭之利，又无昆仑关国军火力之优，全靠将士浴血苦战，战役中74军守得住攻得上，居功至伟。战役开始前，蒋介石曾两次电令将74军调至后方休整，都被薛岳拒绝，而74军的表现确实没让薛岳失望。战后著名作家田**任光曾以此战和张灵甫为原型编写了话剧和74军军歌。