依照国民政府对昆仑关会战的作战部署，第一个阶段是攻占高峰隘、昆仑关，第二个阶段为攻占南宁。反攻部队编成东、西、北三路军。由第26集团军总司令蔡廷锴任东路军指挥官，率第46军、第66军担负邕江南岸及邕钦公路敌后交通的破坏和袭扰任务;由第16集团军总司令夏威任西路指挥官，率部攻击高峰隘吸引日军主力，以部分兵力进至邕宾公路上的四塘，破坏敌后交通，阻止南宁日军增援，孤立昆仑关日军;由第38集团军总司令徐庭瑶任北路军指挥官，指挥第5军、第99军第92师作为主攻部队，攻击昆仑关，其后与东、西路军协同攻取南宁。
攻击昆仑关的第5军由军长杜聿明指挥，该军辖郑洞国荣誉第1师、邱清泉新22师、戴安澜第200师、军补充第1及第23团，并配备有装甲兵团、炮兵队、高射炮队等，它是中国军队中唯一的机械化部队。它的人员和装备不亚于日军一个师团。杜聿明以第22师为右翼部队，袭击五塘、六塘，断敌退路;以荣誉第1师为左翼部队，协同第200师一部和军补充第1、第2团围攻昆仑关及八塘正面日军;由第200师主力骑兵团充任总预备队。
第99军进攻昆仑关以南日军，协助第5军作战，并在五塘一带阻止日军增援。18日晨，荣誉第1师在战车和炮兵的掩护下，对昆仑关发起正面攻势。据守昆仑关的日军松本大队在中国军队猛烈打击下，纷纷向核心阵地收缩。中午，反攻部队攻占了罗塘、同兴西北高地，随后占领了石寨隘、同平、枯桃岭，一部推进至九塘附近，进展颇为顺利。
日本第5师团师团长今村均不相信中国能集结数十万大军反攻，12月17日尚命令及川支队攻占位于中越边境的要地——龙州，及至中方开始反攻，今村均慌忙于20日下令及川支队放弃龙城，回师协同防守南宁，但该部队沿途受到袭击，至29日始返回南宁。为增援昆仑关方面，今村均急令第21联队长三木率联队主力增援昆仑关，该联队于18日晚分乘31辆汽车沿邕宾路急进，但遭到第99军的拦截，只有一个大队突至昆仑关。19日上午，荣誉第1师左翼部队向653高地进袭。653高地为昆仑关东北之要点，可以瞰制整个昆仑关战场。因攻击屡遭挫折，我方官兵携手榴弹冲入敌阵，与日军短兵相接，终于掌握了这一制高点。