9月7日晨，集结于忠坊、桃林、西塘之日军第6师团首先向南山、雁岭、鸡婆岭、草鞋岭的国民党守军阵地发起了猛烈攻击。

　　阿南惟畿令第6师团进攻大云山中国军队阵地，主要是为了掩护其主力向湘北集结，当然击退了该地守军，对其以后的作战也是十分有利的。他原定于5日开始大云山作战，但因为天气恶劣而被迫推迟到7日。

　　攻击开始后，日军在炮火、飞机的掩护下，从东、西、北三面对大云山守军展开围攻。第58军新编第11师、第4军第59、第102师分别与日军展开激战。战至下午，日军进至南冲、孟城、长安桥、甘田一带。

　　8日，日军继续攻击前进，并以主力向大云山南、新墙河北之草鞋岭、甘田、港口方面猛攻，企图向新墙河南岸进犯。不料，在其突进至比家山附近后，遭到第4军的痛击，被迫暂缓南下。而第59、第102师及第58军新编第10师仍在白羊田、甘田附近地区阻击日军。

　　9日，日军一部越过新墙河。第27集团军杨总司令立即以第4、第58军及第20军第133师发起反攻，侧击和截击渡过新墙河的日军。经过激战，日军被压迫退回新墙河北岸五龙桥、白羊田一带。

　　这时，日军第40师团已经到达大云山附近，接替第6师团继续围攻大云山，而第6师团则开始陆续退走，准备与以后到达战场的日军主力共同对湘北发动总攻。

　　10日，杨总司令指挥新编10师自东向西、第59师由西向东、第37军第60师由南向北包围日军。战至中午，新编第10师夺回大云山的制高点，并收复了石塘冲、石壁桥，将当面之敌压迫到石庙一线。第59、第102师则全力进攻茅冲、和尚庄、邓家桥一线日军。当天晚上，第20、第58军的攻击队和第6挺进队一部，分途向大沙坪、羊楼洞、赵李桥、石城湾各地之日军进行夜袭。

　　11日拂晓，第59、第102、第60及新编第10师合力会攻残敌，未及被换走的日军第6师团第13联队被围困在甘田附近，伤亡惨重。正当中国军队各部准备将其彻底消灭时，日军第40师团重松支队赶到，将奄奄一息的第13联队解救而去。

　　12日，中国军队各部对重松支队展开围攻，并将其截为两部。当日晚，该支队主力进入港口附近，遭到第58、第4军各一部的袭击；而其预备队第235联队后藤大队则被堵于马嘶塅西侧一带，遭到重创。

　　13日上午，日军第40师团龟川联队在港口北5公里的白羊田南侧一带与第58军发生遭遇战。随后，第40师团仁科联队及师团主力赶到，也投入作战。这样，日军第40师团的两个联队就在白羊田

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