国军以2个师攻击昆仑关，2个师阻击援军，战斗进行了一周，虽然包围了日军，却攻不下昆仑关，也没能彻底拦住日军的增援部队。
1939年12月24日，第5军军长经过仔细分析，认为日军虽然有1个旅团增援到昆仑关，却仍然处于国军五六万大军的包围中，优势还在国军手中。
现在最主要的问题就是要迅速占领昆仑关，然后回头再对付增援日军。
第5军军长认为，之所以苦战一周不能攻下昆仑关，主要在于进攻的路线不稳定，国军每次集中部队，试图从一点突破。
每次都是打罗塘、同兴堡、界首其中一处，这三个阵地相距不远，火力可以相互支援，昆仑关的日军主力，也可以随时出来反击。
第5军军长经过再三考虑，认为战况虽然紧急，也不能这样打，心急吃不了热豆腐，必须稳扎稳打。
务必同时攻打占领罗塘，界首，同兴堡高地，将这三个高地全部占领，然后再进攻昆仑关，不可再抱有占领其中一个高地，就可以直接杀到昆仑关的想法。
第5军军长重新调整了作战部署，两支国军部队侧击界首和同兴堡，荣誉1师主力猛攻罗塘高地。
荣誉1师作为预备队的1团也早已送上一线，经过一周激战，荣誉1师伤亡很大，只能以伤亡最少的第2团抽出一个主力营攻击罗塘。
荣誉1师师长抱怨说炮兵支援不力，火炮都是乱打，雷声大雨点小，不能精确炮击，对步兵进攻支援很小。
第5军军长随即下令，将6门150毫米克虏伯重炮向前推进，提高炮击精度。
又将1门山炮设置在距离罗塘不到2公里的仙女岭高地，挑选技术最好的炮手负责，要求精确炮击，支援步兵冲锋。
攻打罗塘高地，仅仅靠1门山炮精确炮击是不够的，又从反坦克炮连中抽调2门37毫米反坦克炮，作为支援。
37毫米火炮有效射程为500米，仰射的射程更小，必须靠近日军碉堡射击。
负责主攻的第2团在之前的战斗中伤亡不小，每个营只有不到2个连的兵力，最后把几个营凑在一起，组成了一个加强营，由第二营营长冯军山负责指挥。
下午2点，国军重炮冒着天空日军飞机的威胁，开始猛烈炮击，转移到较近距离的150毫米重炮的炮击精度，有着明显的提高。
日军一些坚固碉堡被炸得粉碎，拦阻的铁丝网和地雷也被基本破坏余烬。
重炮停止炮击以后，国军步兵开始冲锋，日军的隐蔽碉堡和暗堡，立即猛烈开火。
防御罗塘高地的是日军21联队第5中队和第1中队各一部，共200多人，火力强悍。
国军加强营以排为单位，分成几条进攻线，缓慢前进。
而后方1门山炮和2门反坦克炮，则向暴露的日军火力点猛烈开火。
山炮虽然已经配备了最好的炮手，也在2公里内，但炮击仍然不太准确，要十几炮才能摧毁日军一个碉堡，这主要是观测员视线的问题，不能及时修正着弹点。
好在那两门反坦克炮，发挥了巨大的作用，国军炮兵的战士们，使尽了吃奶的力气，才将火炮零件扛了上去。
由于是爬山，又是负重极大，期间炮兵战士们肩扛着火炮，都累个半死，肩膀都被磨出血来。
负责掩护的步兵们发现炮兵战士直着身子扛着炮管什么爬山，日军的机枪子弹就在他们身边乱飞。
步兵们惊讶的问：“你们不要命了？赶快卧倒啊。”
汗流浃背的炮兵战士们没好气的说道：“上面命令我们要跟着步兵上，如果这次炮火支援效果不好，打不下罗塘，我们都要军法从事，中弹就当个烈士算了，怕个鸟。”
虽然37毫米反坦克炮从山腰向上轰击，视线非常不好，但这是直射火炮，精度高，加上炮弹穿透力也够强，日军碉堡一个个被37毫米反坦克炮摧毁。
37毫米炮的炮弹威力有限，往往三四炮才击毁一个碉堡，尽管这样，也比步兵用炸药包去炸，摧毁效率要高十倍。
在日军机枪猛烈扫射下，国军炮兵伤亡较大，却很好的完成了任务。
国军步兵啃了几天、伤亡数十甚至上百人都没有搞定的碉堡，在几分钟内就被37毫米反坦克炮摧毁。
日军碉堡体系被撕开，火力开始出现漏洞，国军进攻的加强营官兵在炮兵掩护下，一举冲上罗塘高地。
日军自然也不示弱，端着刺刀从碉堡冲出来，两军进行了惨烈的肉搏战。
混战中，日军第五中队长长田村中尉被一个国军排长用驳壳枪击中胸部，当场毙命。
日军第一中队长迫田广一大尉被一枚在面前爆炸的手榴弹炸瞎了双眼，全身几十处伤口，很快也完蛋了。
日军仅有2个重伤员被俘，其余200多日军，全部阵亡。
进攻的国军加强营，伤亡非常惨重，进攻前该营500多人，此役结束之后，完好无损的只有七八十人。
罗塘高地一失守，日军控制的昆仑关也就很危险了。
第5军军长命令200师主力立即开进罗塘，同时命令伤亡惨重的坦克第2营撤退到后方，由坦克第1营接手，准备占领同兴堡，界首两个高地，然后猛攻昆仑关。
此时昆仑关的日军指挥官三木联队长，也知道大事不好，罗塘一丢，近在咫尺的昆仑关恐怕守不住了。
他向第五师团长今村均发电报，要求放弃昆仑关后撤：“三木部队准备放弃一线阵地，将兵力集结于九塘附近，在适当时候转为攻势。”
在国军逼近昆仑关城下的时候，21旅团的军医们，正在一处民房紧急抢救受重伤的中村正雄。
由于中正式步枪的威力巨大，中村腹部伤势非常重，肠子被打穿了七八个孔，内脏也受了伤，有一定程度的内出血。
日本军医经过紧急讨论，认为中村恐怕难以活命，但总不能看着他死，只能尽力治疗。
军医们决定进行腹部的大手术，将子弹取出，缝合破裂的肠子。
日军21旅团全部在国军包围圈内，四处挨打，没有一个地方是安全的，手术室被设在一所普通的民房内。
在手术进行期间，国军一个军官发现，一所民房周围停着许多汽车，还有几十个卫兵守卫，他怀疑里面是日军军官在开会。
这个国军军官立即要求迫击炮部队开炮轰击，国军的迫击炮部队不同于山炮野炮部队，他们的炮击技术可厉害了，比日本人还要高出一筹。
抗战爆发这3年多来，国军一线炮火支援，通常就是迫击炮，打得多了，自然就比较准。
就在日本军医紧张手术的时候，数发迫击炮呼啸而来，其中一发弹准确的击中这栋民房。屋顶部分坍塌，房子里面到处都是飞散的瓦砾，木屑，杂草，日本军医慌忙逃了出去。
慌乱中，没人管病人的死活，只留中村一个人躺在手术台上。
由此手术被严重耽误，其实就算不耽误，中村被威力强大的毛瑟7.92毫米步枪弹击中要害，活命几乎是不可能的。
最终，中村正雄的手术在四五个小时后才完成，中村正雄手术期间就已经昏迷，内脏出血也已经非常严重。
中村正雄没能醒过来，于1939年12月25日凌晨5点因为失血性休克毙命，死于九塘的一间民房内。
中村正雄少将旅团长是国军在昆仑关战役中弄死的日军最高军衔的军官。
26日，国军第5军军长得知台湾旅团一个联队已经到达六塘，且龙州日军一个联队，也快要回到南宁的消息以后，认为情况非常不好。
此时昆仑关的日军已经有1万多人，如果再有1万多日军赶到，日军总兵力达到3万多人，仅仅靠国军第五军5万人，恐怕会磕掉大牙。
鉴于日军台湾旅团这个联队最多3天就会杀到昆仑关，杜光亭决定破釜沉舟。
负责进攻的荣誉1师和200师伤亡都很大，而负责阻击的新22师伤亡相对较小。
第5军军长命令新22师作为昆仑关一线主攻力量，新赶到战场的粤军66军则配合99军，负责阻拦日军。
此时第5军军长头脑非常冷静，占领罗塘以后，不能再不管不顾的攻击昆仑关，这样进攻部队会遭受昆仑关，界首，同兴堡阵地三面夹击，伤亡会非常大。
一旦国军伤亡惨重，且攻而不克，日军此时在出动部队从昆仑关反扑，恐怕罗塘又要丢了。
第5军军长咬紧牙关，仍然命令部队先占领侧面的界首和同兴堡，然后再攻打孤立的昆仑关。
国军继续奋战4天，付出惨重的代价，终于攻陷了界首高地和同兴堡这两个高地，同时扫荡了日军441阵地。
主攻界首高地的荣誉1师，此时每个团仅剩2个连兵力，却仍然奋勇进攻。
此次进攻还是和攻占罗塘一样，重炮猛烈轰击，然后由火炮精确炮击，尽量摧毁日军火力点，再由步兵冲锋。
最终界首高地日军三个小队全军覆没，昆仑关日军出动兵力几次反击，都被国军击退。
战斗无比惨烈，主攻界首高地的国军郑庭笈团9个步兵连，其中7个连长伤亡，郑庭笈团长身边的号兵也中弹牺牲。
这三个高地的日军仍然拼死顽抗，很多战壕都拼到最后一个人，无奈此时国军已经占有绝对优势，日军无力回天了。
昆仑关主阵地被完全孤立了，仅剩南面还有一条退路。
日军士气已经非常低下，国军缴获的日军作战日记中曾有这样的记载：
“数日以来，当面之敌对我猛烈攻击，其战斗力为对华作战以来从未遭遇者，因此伤亡极重，实足寒心。”
此时昆仑关日军陷入进退两难的地步。经过近十天的苦战，昆仑关的日军大部分已经增援到各个外围阵地，已经没有多少完好的部队，只有大量的伤兵。
21联队长三木大佐认为，昆仑关已经没有办法继续坚守，总不能完全靠伤兵坚守，必须立即放弃昆仑关撤退。
但第5师团师团长今村均不同意，在他看来，如果放弃昆仑关撤退，无异于宣布第5师团战败，这让他如何承担的了?这将是第五师团的耻辱，他绝对无法接受。
三木联队长直言不讳：“师团长你要冷静，现在就算我们不撤退，死守昆仑关，恐怕最多只能守两天，到时候我们会全部玉碎，昆仑关一样会丢掉，结果只会更糟糕。”
今村均左思右想，实在没有办法，只好同意三木联队长撤退。
三木联队长立即下令后撤，日军狼奔猪突，蜂拥向后方撤退。
由于知道国军第二天就会发动进攻，昆仑关日军撤退的极为慌乱，不但连之前埋在地下的3门山炮，没有来得及挖出来带走，还丢弃了联队大量的重要文件。
1939年12月31日，国军新22师攻入昆仑关，日军少量殿后部队一哄而散，全军逃往南面的九塘，昆仑关终于被国军攻克。