就在7连浴血奋战的同时，江防军司令部深知所部如果继续坚守原有阵地，将会造成更大的损失，因而，下令一线部队全部后撤。
靠近该连右翼的第18师也奉命撤退，因而7连为成孤军之势，孤立无援。
日军主力从第18师撤出后的缺口长驱直入，向石牌、三斗坪挺进，离7连阵地后方已有10余里路。与此同时，日寇支流部队仍在飞机以及炮火支援下，继续向7连阵地发动攻击。
此时，7连构筑的掩体和工事破坏殆尽，可该连余部仍各依死角，顽强坚持战斗。
5月29日下午，7连残部接到放弃固守阵地的命令，连长李介带领残部携带包括6挺机枪在内的武器撤离南林坡。这时，全连包括伤员在内仅剩下42人，其中机枪排、3排均仅剩1人。
5月30日，7连返回石牌要塞时，第11师正在围歼进犯北斗冲的日军，该连剩余官兵顾不得休息，毅然投入杀敌之中。
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石牌保卫战中，紧急出发的中国军队 图片来自网络
而5月26日这天，第11师的阵地却风平浪静。因为，日军正在猛攻第18师阵地，不过，没有取得任何进展。
次日，日寇加强了攻击力量，终于突破了第18师的阵地，随即，第39师团的两个联队开始向石牌要塞前沿第11师第31团阵地猛攻。
该团官兵在团长尹钟岳的率领下，奋力反击，血战两天，虽说伤亡甚大，仍将敌人阻挡在阵地面前。
其间，师长胡琏曾亲往前线激励士气，并指挥督促第31团各营的作战行动。可是，到了晚上，日军再度发动夜袭，终于凭借优势的火力攻占了该团防守的数处阵地。
5月29日晨，师长胡琏严令第31团夺回失地。团长尹钟岳接令后，立即抽调人员，配足武器弹药，经2小时准备，亲率所部发起反击。
他们用机枪和手榴弹开路，一阵猛打猛冲，夺回了几个阵地。但是，由于防守在第11师右侧翼的友军已经溃退，尹钟岳被迫放弃了已夺回的阵地，向石牌要塞方向撤退。
同日，第11师之第32、33团阵地也遭到了日寇的强力进攻。其中，第33团2营在坚守石牌要塞南侧要隘时，营长游国桢在被日寇飞机炸成重伤后，抱着一挺机枪拼命朝日寇开火，直到最后殉职。
而位于石牌要塞侧翼四方湾的第32团阵地，由于友军溃兵的大量涌入，以及日寇追击部队随之而来，显得混乱不堪。
四方湾是石牌要塞核心区域到第一线第31团与相邻友军之间的一个要冲，如果这里失守，第11师将被截成两段，同时，也将切断第31团的归路，要塞主阵地就有被日军楔入的危险。
千钧一发之际，胡琏想到了第32团副团长李树兰，立即令他抽调人员，限30分钟内赶赴四方湾，抢先占领要隘，予以固守。
其时，整个阵地上正激战方酣，均感人手不够，李树兰费尽心机，只能抽出8名机枪兵，于是带着他们准时赶到四方湾，展开应战之策。
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李树兰旧照
乱糟糟的当口，李树兰朝天开了几枪，吸引了涌到四方湾的散兵游勇之后，立即宣布：“我奉师长指派，负责此地防务，你们不管是哪军哪师的弟兄，现在都要归我指挥，听令接受任务，如有违犯，一律军法从事！”
军人一向崇拜英雄，他们看见李树兰威风凛凛，英勇无惧，一副不可侵犯的气势，顷刻之间变成了勇敢的战士。李树兰把这些人分别编组，划分地区，分配任务，部署成阵，并严格规定：敌人未到有效射程内，不准开枪。
不一会，数百日军追至阵前，向上仰攻，汇聚一心的官兵听从李树兰的号令，以步枪、手榴弹、石头（枪弹打不到的死角，用石头投掷）等武器，把日军打得落花流水，其余残敌惊慌失措，曳尾而逃。友军给第11师造成的漏洞，总算给堵住了。
此战，对第11师固守石牌要塞能否成功，关系至为重大。
而后，胡琏重新调整部署，划分防地，规定责任，准备迎接即将来临的短兵相接，他还通令各部务必尽忠职守，奋勇杀敌，决与石牌共存亡。
5月31日夜，胡琏突然察觉到日轮气势已形衰竭，隐隐显露退却之象，乃派出若干士兵，以10人为一小组编成突击队，偷袭敌后各据点，进行骚扰性袭击。
次日傍晚，他还再次派遣李树兰率步兵2连，配属重机枪、迫击炮各1排，往敌后方进行搜索或偷袭，又毙敌甚多。战后，李树兰因战功突出，晋升为第11师第33团上校团长。
在另一个方向，5月27日晚，日军第39师团分别由鸡冠岩、赵家莲向沙坦丘、鲁家坝、柳林子一线第18军阵地全面进攻。
第18军各部早有防备，在日军实施炮火准备时，隐蔽自己。等待其步兵发动进攻时，已做好与日军肉搏的准备。
当日军接近我军阵地，重型武器难以发挥作用时，官兵突然跃出阵地，将日寇分割包围，几乎全部在近战中消灭，余部不得不窜了回去。
5月29日中午，日寇第39师团主力沿宜昌大道，经余家坝进至曹家畈，向当面的第18师阵地全线发起进攻。其中一个大队的日军一度冲入彭家坡腹地。
这时候，覃道善已经正式接过了师长的指挥棒。他立即组建一支敢死队，令其冲向敌人，经过激烈拼杀，终将冲入日军驱逐出去。
在八斗冲一带的第18师阵地上，情况则要危险得多，此处是这次作战最为激烈的战场，中日双方在此弹丸之地反复冲杀，阵前尸体横陈，血流成河。
随后，防守在这里的第18师官兵连日苦战，损耗过大，在日军竟日的炽烈猛攻下，呈现出不支的征兆。就在覃道善获知消息，准备抽调兵力前来增援之际，日军即在当晚付出1 000余人的沉重代价后，攻占该处。
与此同时，第18师防守的右翼阵地曹家畈也在日军的猛攻下陷落。
不过，从这个方向突入的日军再也没能继续向前发展攻击，因为，覃道善已经调集兵力，在第13师的协助下，共同夹击，将该敌拦截在落步垧以东地区。
几天的战斗，第18师虽说接连丢失了许多阵地，但是，该师官兵跟枣宜会战时期有了天壤之别。
他们不仅能够顽强作战，而且，在多个阵地上与日军展开了多次大规模的刺刀见红的肉搏战，意志强大，战斗力得到了充分的发挥，不愧为第18军旗下的雄师劲旅。
另外一个方向上，大桥边的日军约3 000余人在飞机连续轰炸4个小时后，兵分三路向石牌要塞外围的闵家冲、井长坡阵地发动强攻。
防守在这一线阵地上的第11师官兵凭借坚固的工事阻击敌人。战斗残酷程度已经达到了匪夷所思的程度，先是瓢泼大雨似的子弹与手榴弹的相互攻击，紧接着是刀刀见血、拳拳见肉的肉搏。
战斗到黄昏时分，日寇在此地伤亡达1 000人以上。在日寇战史中多次提到“顽抗之敌”，遂指石牌外围争夺战的惨烈和困苦。
与此同时，夺取了曹家畈阵地的日军在落步垧以东地区受阻，于是分兵两路向把守在牛场坡、朱家坪一线阵地的第11师阵地大举进犯：
一路日军以一个大队由彭家坡腹地迂回牛场坡；另一路则从响铃口、柏木枰向牛场坡中国军队发动正面攻击。
牛场坡群岭逶迤，树木参天，是朱家坪的屏障；朱家坪峡谷深邃、层峰叠峦，都是很好的防御阵地。
如此良好的地形条件相助，面对日军的强攻，第11师官兵沉着应战。他们在查知日军迂回部队的进军路线及其意图后，该师仅出动2个班的兵力，凭借地形的掩护，就将该敌驱逐，减轻了正面阵地的压力。
第11师官兵虽说瓦解了日军迂回牛场坡的企图，但是，正面阵地面前的日军超过守军数倍，防守该地的官兵与日军交起手来，还是倍感艰辛。
在牛场坡的激战中，前沿阵地多处被日军突破，落入敌手。紧接着，日军为攻占主峰大松岭，在飞机的掩护下，连续向坚守主峰阵地的第11师一个连发起了数次冲锋。
该连官兵依托有利地形，狠狠地打击敌人，打退了敌人的多次进攻，自身亦付出了很大的伤亡。
当战斗最紧张的时刻，电话里传来了师长胡琏的声音：“弟兄们，积极报效祖国，死守阵地，战斗到最后一个人，流尽最后一滴血！”
师长的声音进一步激发了官兵的斗志。尽管他们早已精疲力竭，却仍然顽强地坚守阵地。
在反复交战之中，日寇颇多伤亡，该连亦伤亡过半。战至最后，终因力量悬殊，该连不得不撤离牛场坡。
此举，使得朱家坪失去了屏障，5月30日，此地落入日军之手。
就在第11师官兵与日军浴血奋战的当口，暂编第34师同样也置身枪林弹雨的激战之中。
这时，暂编第34师防守的桥南天台观一线阵地，日军第3师团另一部越过桃子垭后，立即向该师阵地进犯。
天台观是这一带的制高点。对于守军来说，是必须切实固守的要地；而对于日军来讲，攻占它，就可以瞰制这一带的整个地区，因而是必须攻占的要点。
一方必守，一方必攻，双方在这里的交锋更加激烈。
在与中国军队历次作战之中，日军基本上都是仰仗先进的武器装备及其空中优势，从正面发动进攻，这次，他们改变了战法，不再从正面展开进攻，而是沿着点心河从天台观背面，向守卫在这里的暂编第34师一部发动突然袭击，企图以最小的代价夺取天台观。
然而，他们失算了。师长吴啸亚早已察觉敌人的企图，命令守军密切关注点心河方向的动静。当日军进至点心河时，当即遭到阻击，我军一举毙伤敌300多人。
这次进攻行动失败后，日军感到强攻不是办法，遂转攻王家坝。可是，其行动又被师长吴啸亚察觉。他立即派遣人马，分头迎击，致使日军再度无法取得进展。
就在这路日寇进退无据之际，第3师团的中畑部队开过来驰援，卡断了天台观守军与暂编第34师主力之间的联系。这样一来，这一路深陷泥淖的日寇立即掉转头来，与中畑部队一道从正面对天台观展开攻击。
据守在天台观的是暂编第34师麾下一个排的人马，他们依托地形掩护，临危不惧，击退了敌人的多次强攻。日寇见仅凭地面进攻无法达成目的，遂又调来飞机助战。
这一次，为了夺占天台观，日寇飞机一直狂轰滥炸，竟把山上冬荆树炸成秃桩，山头上的土被飞机翻了几遍，到处弥漫浓烈的硝烟，似乎没有一点生命的气息。
日军步兵趁机又一次向山头再度发动冲锋，躲过敌机轰炸的我军勇士视死如归，与敌肉搏，予敌重大杀伤，最后全部壮烈牺牲，他们用行动和生命，书写了极其悲壮而又灿烂的抗日英雄形象。
天台观陷落，意味着日寇已进入石牌外围主阵地，接下来的战斗将更加惨烈。
这时候，因为朱家坪、八斗方、柏望坪一线战况异常惨烈，以致一日之内，作战双方都有数百人的死伤。
由于死人太多，来不及入棺，加之天气燥热，幸存的官兵们就地挖几个大坑，将战死者集体掩埋，史称“百人坟”。
5月29日，日军第39师团会同划归其指挥的野地支队攻击八斗方南麓的卷桥河北方山地。
防守此地的第18师官兵凭借坚固的混凝土工事抵御日寇陆空火力的狂轰滥炸，坚持到天黑，接连多次挫败了敌人的攻势，激战了一整天后，此处阵地才告失陷。
在第18军各部的层层阻截下，日军第39师团直至5月30日，才基本进入朱家坪一线。
日寇攻下天台观后，派遣一支骑兵突入窄溪口，但遭到龙家岩阵地守军迫击炮的攻击，迫使敌后撤。
不久，日军步兵又在飞机掩护下，强行通过这里，向据守八斗方第11师的二线阵地突进。
自日军进入石牌我军外围主阵地后，由于这一带崇山峻岭，仅能携山炮配合作战；而中国军队却能够利用茂密的树林与险峻的地形，凭借手里的步枪、手榴弹，以及为数不多的机枪乃至迫击炮对日军予以重大杀伤。
于是，恼羞成怒的日军每天保持9架飞机低飞助战，可是连续轰炸4个小时，他们用重磅炸弹和燃烧弹将石牌要塞炸得山崩地裂，山土和岩石通红通红，许多工事遭到极大破坏。
炮火一停，日军就像蚂蚁一样涌向第11师阵地，均被英勇无惧的官兵打退了。
到了5月30日，因为石牌要塞外围阵地陆续失陷，蒋介石指令第11师孤军固守石牌要塞，作为反攻支撑。为保存现有实力，他还要求其他部队全部后撤。
据此，第18军军长方天率第11师以外的第18、暂34师以及配属他指挥的第13、139师等部向茅坪移防，组织第二线防御。
为了夺取最后的胜利，横山勇集中第3、39师团的全部兵力及所有火力向孤立无援的石牌要塞进行前所未有的强攻，石牌争夺战进入最艰苦而又至要关键的决战阶段。
日寇在空军的掩护下，分成若干小股向第11师防守的阵地猛攻，只要有一点空隙，即以密集队形冲锋，作锥形深入。
此时此刻，整个石牌要塞只有胡琏指挥的第11师残余人马在继续抗击。虽说之前他也有过希望该师撤离的愿望；但在提议遭到否决后，他亲临战场，指挥所部与日军进行最后的拼搏。
战斗异常激烈之时，陈诚打电话问胡琏：“守住要塞，有无把握?”其当即斩钉截铁地答复：“成功虽无把握，成仁确有决心!”
当企图迂回三斗坪的日军，窜至距离三斗坪只有50~60里的伏牛山时，胡琏率参谋数人在最高峰上升起了国旗，严令官兵不许退后一步，并电话要求前线将士：
“打仗要打硬仗，这一次一定要使日寇领教中国军队的作战精神！”
第11师全体官兵看见国旗在山顶上飘扬，士气大振，信心倍增，他们沉着应战，每当日军接近时，辄以猛烈火力与突然逆袭阻击敌人，取得了显赫的战果：
在曹家畈附近的大小高家岭上，曾有3个小时听不到枪声，这不是双方停战，而是敌我扭作一团，展开肉搏。
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石牌保卫战中，奋勇杀敌的中国军队 图片来自网络
攻击三官岩、四方湾、北斗冲一带阵地之敌约有1 000余人，他们一进入山谷，即被埋伏在此的第11师主力团团围住，进退不得。
紧接着，官兵们用机枪、步枪、手榴弹、迫击炮狠狠地打击敌人，日寇黔驴技穷，为了逃命，一度施放催泪瓦斯弹。
我军无任何防化设备，官兵用血肉之躯与敌近战肉搏，将日军歼灭殆尽。
而八斗方更是这次战斗最为激烈的地方。日寇要想在这里夺占每一寸土地，都必须付出巨大的血肉代价。
此战，官兵浴血奋战，击毙日寇近2 000人。但由于日寇施放毒气的影响，阵地没能守住，沦入敌军之手。
中央社当时曾向全国播发消息称：“宜昌西岸全线战斗已达激烈。每一据点均必拼死争夺。”
在高家岭一带，千余名日寇突破了第11师防线，胡琏立刻收拢部队上前堵住缺口。
由于双方距离过近，日军无法使用重武器，中国军队迎头扑上蜂拥而至的日军，数千把闪着寒光的刺刀在高家岭碰撞在一起，嘶吼声、哀嚎声此起彼落，尸体在阵地前堆积如山。
狭路相逢勇者胜，这场惨烈的刺刀大战最后由第11师英勇的官兵获得胜利，日军经此一役元气大伤，锐气尽失。
曾经参战的老兵回忆：
在高家岭上，曾有3个小时听不到枪声，这不是双方停战，而是敌我两军扭作一团展开肉搏战。
“日本人一群一群地冲上来，中国人迎头扑上去，搅在一起，用刺刀拼。”
这3个小时的拼刺，是日本在第二次世界大战中所遭遇的最大规模的白刃战。
随后，在日寇休息补充时，胡琏还派出小分队展开袭击骚扰，不给敌以喘息之机；他们还迂回到日寇的后方，展开伏击、侧击、偷袭，并组织一些狙击手，专打日军指挥官和机枪手。
经历了无数次惨烈的战斗，石牌要塞一直控制在我军手中，从来没有丢过。
5月31日，由于伤亡惨重且石牌屡攻不下，已成强弩之末的日军开始掉头败逃，第11师官兵在付出了重大伤亡后，取得了石牌保卫战的胜利。
紧接着，轮到中国军队开始反攻与追击。这天，陈诚除了令江防军原有守军展开追击外，另从湖南调了第74、79军前来支援追歼，第18军亦派出第33团附山炮、重迫击炮各一连追击敌人，小有斩获。
日寇兵败如山倒，纷纷向宜昌、宜都、枝江、公安等地逃窜。围攻石牌之日寇第3、39师团在渡过长江时，遭到中美空军轰炸，伤亡惨重。
而其他日寇亦遭江防军追击，有着不同程度的损伤，各路大军乘胜追击，连克宜都、枝江、松滋、公安等县城。
战至6月中旬，中日两军战线大致回到战前态势，鄂西会战宣告结束，日本想要打通长江航道，直攻陪都重庆，逼迫中国政府结束战争的幻想宣告破灭。
此战艰苦异常，几乎每个阵地都是守军与日寇拼死争夺，牺牲了无数将士才得以保全，战后，石牌要塞被媒体喻为“中国的斯大林格勒”。
为了奖励此战有功的将士，国民政府特于1943年10月9日，颁发青天白日勋章给陈诚（第6战区司令长官）、吴奇伟（长江下游江防军总司令）、方天（第18军军长）、罗广文（第18军副军长）、胡琏（第11师师长）5人。
第11师各团营等基层军官，也都获得最高级别的奖章。
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