桂林保卫战从1944年10月28日日军发动主攻至11月10日桂林沦陷而告终，当时桂林守备军战斗序列如下：城防司令中将韦云淞，参谋长中将陈济桓，三十一军军司令部及直属部队、军长贺维珍，副军长冯璜(调出城)，三十一军参谋长吕旃蒙，三十一军一三一师师长阚维雍，副师长郭少文，四十六军一七零师师长许高阳，副师长巢威。
桂林保卫战中国军队有只有2万人，日军则有近7个师团，15万兵力，300多辆坦克，30余架飞机
桂林守军原为国民革命军第31军(下辖第131师和第188师)、第135师及部分地方守备部队，系桂系部队。在战役开始之前，上层又把第188师调出，以第46军的一个大部分是新兵的后调师第170师来替换，同时把第31军副军长冯璜及第131师第391团调出桂林，后又把第135师和地方守备部队也调走，这就使得桂林守军只剩下缺少一个团的第131师和第170师。第170师说是一个师，其实兵力也仅仅相当于一个团而已，在后来的战斗中也编入了第131师。
统帅部的开始的意思是要全部放弃桂林、柳州一线，但是后来白崇僖又要求坚守桂林，为日后反攻争取赢得时间，所以在15万装备精良的日军面前，桂林守军只有广西桂军第131师这一个师1万2千余人，加上后来从各地自发进入桂林城的广西地方民团，总兵力不到2万人，没有坦克飞机，只有22门火炮(加农炮2门，山炮12门，高射炮4门，战车防御炮4门)，大部分广西民团和少部分桂军士兵拿的还是土枪。
1944年10月26日，日本第6方面军命令11军攻占桂林，以58师团为主攻，在重炮兵第14、15联队，独立野炮第2联队，独立重炮第6大队，战车第3联队配合下由灵川急进，进攻桂林北门和西门;第40师团在独立山炮第2联队的配合下由兴安向桂林东门进攻;第13师团进攻南门;11月6日完成对桂林的包围。
国民党第4战区于11月7日命令第16集团军副司令韦云凇指挥31军131师和46军170师防守桂林，同时79军、93军和新19师在桂林附近集结，准备对日军进行作战。由于桂林已经被包围，实际上外围部队均未能到达指定位置，城内仅2个师守军。
11月8日夜间日军第40师团236联队攻入市区，与守军发生巷战，9日凌晨第58师团发动全面进攻，虞山、凤凰山、扁崖山各地中国守军全部阵亡，9日夜间，四面日军均已攻入市区。南部守军170师发生动摇，向西南方向撤退，与日军37师团遭遇，先头部队被俘1000余人。后续部队被迫返回市区继续与日军战斗，战至10日下午，桂林全城被日军占领。守军除第16集团军副司令韦云凇和31军军长贺维珍率领少数幕僚逃出外，桂林防守司令部参谋长陈继恒、31军参谋长吕旃蒙、170师副师长胡原基以下官兵2400余人在战斗中阵亡。战后根据日军11军统计，桂林战役国民党军队阵亡5665人，被俘13151人。损失了大量武器弹药。