1938年6月，40萬日軍開始了攻佔武漢的作戰。
江北戰場劃歸第五戰區，由該戰區司令長官李宗仁指揮，下轄23個軍，主力部署北起大別山以北蜿蜒而下至長江北岸；江南戰場劃歸新成立的第九戰區，由該戰區司令長官陳誠指揮，下轄27個軍，主力配屬於武漢以東長江南岸，跨湖北、江西、安徽三省，戰線長達400公里。
南北兩軍共117個師，總兵力達110萬人，這些部隊有將近一半都是徐州會戰突圍保存下來的。
第九戰區第1兵團總司令為被日軍稱為“戰神”的薛嶽，指揮25個師，防衛鄱陽湖以西南潯鐵路地區，該兵團戰鬥力最強，擁有國民黨軍“五大主力之二”的第74軍和第18軍，還擁有“鐵軍”第4軍，萬家嶺戰役主要是該兵團完成的。
9月20日，岡村寧次為了打破僵局，命令第106師團迅速進入德安西南地區，從側背攻擊德安周圍的中國軍隊。
9月25日，第106師團突破五臺嶺南下，進入萬家嶺核心戰場。萬家嶺核心戰場都是崎嶇不平的山路，騾馬行進困難，需要官兵扛著推著才能前進。此地晝夜溫差很大，官兵的衣服都被汗水浸透，晚上山風一吹，致使許多官兵成為病號。加上此地經常大霧瀰漫，又有燈火管制，各部隊常常失去聯絡。
9月27日，當日軍前進到閔家鋪一帶時，被第4軍的搜索隊發現。第4軍曾在金官橋吃過第9師團側後迂迴的虧，若沒有74軍的苦戰，險些撤不下來。因此，第4軍十分注意自己側翼的防守，經常派出搜索隊提防自己的側翼。軍長歐震得知有大批日軍孤軍穿插後，一面阻擊敵人，一面急電向薛嶽報告。第106師團的奇襲變成了公開。
得到這個情報以後，薛嶽大喜過望，他深知這次106師團又犯了孤軍深入的兵家大忌，正是殲滅他的好機會。馬上抽調幾乎全部能夠使用的部隊，包括第74軍、第187師、第139師、第91師、新13師、新15師、第142師、第60師、預6師、第19師，會同負責正面阻擊106師團的第4軍，共10多萬大軍，準備一舉殲滅106整個師團。
各路大軍接令後，晝伏夜行迅速朝著萬家嶺核心戰場運動。由於此前薛嶽將戰線向南收縮了18公里，我軍各路大軍只需要一個轉身就可到達萬家嶺核心戰場。
而此時第106師團對我軍圍殲的企圖一無所知。直到岡村寧次從空中偵察到了薛嶽的口袋陣後，大為恐慌。
106師團在得知自己被包圍後，已經沒有了當初的猖狂得意之態，只求趕快向北突圍。可是萬家嶺核心戰場方圓幾十裡，到處都是參天的大樹，根本見不到太陽，而且手中的地圖很不準確，謬誤之處頗多。另外萬家嶺一帶鐵礦資源豐富，導致日軍平時賴以用來指明方向的指南針也失靈。
日軍如無頭蒼蠅般在山中衝撞，處處遭到中國軍隊的阻擊，也未找到一條生路。就在第106師團還在萬家嶺一帶尋找出路的時候，薛嶽指揮的各路大軍已經全部到達各自的指定位置，把第106師團壓縮在十幾平方公里的山區中。
更讓松浦絕望的是，第106師團已經斷糧，飛機空投的糧食和彈藥也因為我軍用“膏藥旗’’冒充日軍領了，騙得了大部分的物資。
由於我軍兵力眾多，攻擊精神旺盛，逐漸縮小包圍圈，激戰至10月6日，日軍106師團被殲將近一半。日軍甚至有被全部殲滅的可能。
日本大本營連夜開會磋商，研究對策。日本天皇實在無法面對一個師團被中國軍隊全殲的窘境。因此他對參謀長說：“告訴畑俊六，我不管別的什麼損失，但必須救出第106師團。”
正是由於天阜下令，畑俊六為救出松浦師團不惜血本，調用了幾乎可以調用的部隊。為救出一個師團，日本天皇下令，這在日本侵華史上也是唯一的一次。
第106師團基層軍官損失慘重，日軍便從其他部隊臨時抽調小隊長以上軍官200餘人，分乘六架運輸機，飛向萬家嶺上空，空投補充第106師團，我第4軍奮勇隊隨即向日軍飛機空降軍官降落處攻擊，200名軍官全部被擊斃。
空投軍官失敗後，畑俊六又調動了萬家嶺戰場周邊幾乎所有的部隊全力救援第106師團。組成了三支強大的救援軍，從不同方向朝著萬家嶺增援。這三支救援軍分別是：寧賀支隊，這是剛由日本國內訓練出來的近3000名補充兵；佐枝支隊，原屬101師團的102旅團，畑俊六還嫌兵力不夠，又從第27師團抽出三個步兵大隊加強給佐枝；鈴木支隊，這是畑俊六專門從駐紮在蘇州的17師團抽調第52、53聯隊組成的，該支隊長鈴木舂松也被指定為三個救援支隊的總指揮。
薛嶽感到如果不盡快殲滅第106師團，我軍甚至有被日軍反包圍的可能。他必須在日軍救援部隊到來之前打一個時間差，不惜一切代價全殲第106師團。
10月7日，薛嶽認為殲滅當面日軍的時機己到，下達了對敵106師團展開總攻擊的作戰命令，當天下午10萬大軍全線出擊。第66軍從北、第74軍從南、第4軍從東、第91師和新13師從西，同時從不同方向向第106師團發起向心攻擊。各參戰部隊都奮勇向前，與敵死戰，山中各處殺聲震天。到處都在混戰肉搏，日軍派來的大批飛機逐漸失去了作用。
9日晚，薛嶽決心不惜一切代價全殲第106師團，為次日的雙十國慶節獻禮，鼓舞全國軍民的士氣。組織了13支各200人至500人的敢死隊，準備乘夜突襲日軍殘存的幾個核心陣地，一舉殲滅日軍的殘餘部隊。各部長官一律靠前指揮，薛嶽自己也親臨第一線。
19時，薛嶽一聲令下，5000名支敢死隊員舉起大刀奮勇出擊。各主力部隊緊隨其後，向箭爐蘇、萬家嶺、田步蘇、雷鳴鼓劉、楊家山等地全線攻擊。
所有敢死隊員一律脫去上衣、光著脊樑，黑暗之中混戰在一起敵我難辨，於是只要摸著上身衣著者，默不作聲上去就砍。經一夜血戰，106師團的防禦陣地全線崩潰。第66軍收復萬家嶺和田步蘇，第4軍收復大金山和箭爐蘇，第74軍收復張古山，第91師收復楊家山東北無名村，第142師收復楊家山北端高地。第106師團各部被徹底割裂，各自逃命。
106師團遭到殲滅性打擊，僅剩2000多殘兵分散逃出，已徹底失去戰鬥力，岡村寧次企圖攻佔南昌從而對武漢形成大包圍的計劃也徹底失敗。
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