就在这时，林一凡和薛岳也带着两个军，四万余精锐国军从湖北南下，汇集白崇禧的十万桂军之后，兵锋剑指广西，日军驻兵猝不及防。
薛岳根据战前会议上林一凡的部署下达作战命令，与中南半岛的英法军队协同作战，作战行动的第一步，就是绕道中越边境，从防城港等地包抄，反攻南宁。
桂南地区山川纵横，地势险峻，而南宁位于邕江与桂越公路交会处，是国军必须要收复的战略重镇。
与此同时，日军也不是完全没有准备，为预防国军登陆，对国军登陆作战作了估计，判断有三种可能：
“一是国军主力由粤南沿海电白等处出现，然后向宾阳推进，威胁南宁；二是国军主力由北海包抄，攻取灵山、横县后溯江而上，直逼南宁；三是国军一部在北海佯攻，主力则由钦县、防城发起主攻，沿邕钦公路(南宁—钦县)向南宁进攻。”
并且，日军判定钦县、防城地形不佳，北海登陆也受公路破坏和防御工事的影响，因而国军最可能采取第一种方案，日军第五师团由此制定了作战指导方案。
第一次长沙会战后，侵华日军兵力已经不足，侵占广西的日军第五师团和台湾混成旅有一个旅团奉命调往广东西江，桂南日军仅剩约两万余人，且分散配置于南宁、贵县以南亘北海沿岸既设阵地，防守着漫长的海岸线，首尾无法相顾。
林一凡以九十一军为进攻作战主力，桂系的十万大军协同作战，由军长李铁军统一指挥，准备在钦州以南地区强行迂回包抄。
黎明，桂南海军舰艇和运输舰船云集钦州湾，以其上的小型舰炮猛轰海岸，并在企沙，龙门两处登陆。日军第五师团对登陆国军进行了反击，下令部队“务于敌登陆立脚未稳之际，努力将敌歼灭于海滨”，国军步兵遂发起一波又一波地登陆冲锋。
傍晚，日军迫于国军猛烈炮火，放弃滩头阵地，退守防城附近后备工事。第二日，由企沙登陆国军向防城进军。另一部在钦县附近的犁头嘴登陆，乘大雨涨潮之际，以汽艇沿渔洪江直趋黄屋屯。
薛岳下令九十一军和七十九军一起猛攻钦县，一部从日军侧背攻入城内，双方展开残酷的巷战，一直打到到傍晚时分，日军及川第九旅团伤亡较重，只能撤出钦县，国军巩固滩头阵地后，以南宁为目标，形成3路钳击攻势。
左路为九十一军由防城出发，在贵台墟附近突破日军阵地，进抵唐报，从西南方逼近南宁。中路七十九军在占领黄屋屯后长驱直入，抵达大寺，直逼大塘。右路为六十军由钦县沿邕钦公路向小董进攻。
日军第五师团连日苦战，且势单力薄，连连败退退守上思，板城。至此，国军已从东南，西南，南三面包围了南宁，师团长今村均中将紧急向驻守广州的第一零四师团求援，然而一零六师团如临大敌，自己都自顾不暇，又哪里会派兵支援。
国军进展甚速，抢先进抵唐报、百济一线。薛岳又令六十一军留守钦州，以掩护七十九军的补给线，七十九军则穿越群山，向南宁周边的平地挺进台湾混成旅团在良庆、蒲庙等地负隅顽抗，终于惨败溃逃，国军于次日黄昏抵达邕江，直取南宁。
国军在邕江南岸与日军夹江对峙，不给日军任何反应的机会，各路国军已分别开始从剪刀圩、上下洲、良庆圩等处渡江。第五师团与渡江国军激战二十余次，但因兵力不足，尚未调整就仓猝上阵，完全无法阻止国军的猛烈攻势。
次日，渡江国军已达数干人，在飞机，重炮的掩护下，主力分由东西向南宁夹击，与日军守城部队激战于市郊。