日军增援松浦师团，给南线的国军造成了极大地压力，这也让薛岳不得不提前发动总攻。
都说“十则围之”，从10月3日开始，薛岳指挥十万大军将106师团围的密不透风，并切断了它的后方交通线。
由于当时天气不良，日机也未能及时起飞为106师团侦查敌情，导致该师团对于中国军队的部署两眼一抹黑，数次突围都未能成功。
但是薛岳却清楚，要想围歼106师团，关键是要拿下张古山。
张古山海拔300多米，但在当地只有30米高，是106师团部所在地唯一的制高点，日军可以以此为跳板在包围圈上撑开一个大口。
随后，第51师153旅副旅长张灵甫带领三个团的兵力进攻张古山，遭到日军顽强抵抗，甚至组成敢死队向国军发起冲锋。
中国军队的进攻很犀利，枪弹如狂风暴雨般降落下来，日军敢死队一冲出壕沟，就倒在浓密的弹幕下。一线、二线及前进阵地陆续被攻克，中国军队乘胜一气攻上山顶。日中两军官兵的尸体堆成了小山，鲜血横流，淹没了壕沟。
张灵甫甚至身先士卒，白刃格斗，最终攻下了这个制高点。
为了夺回张古山，乘着天气转晴，日军出动20余架轰炸机，对张古山阵地轮番轰炸，守卫阵地的305团伤亡殆尽，张古山再一次被日军攻占。
接着，薛岳亲自给51师师长王耀武下达死命令，必须限期夺回。王耀武组织了一支500人的敢死队，在炮兵的掩护下向张古山发动突袭。
由于守卫张古山的日军鬼塚大队经过不分昼夜的连日血战，士兵不但伤残过半，而且极度疲劳，再也无力抵挡中国军队的进攻。
两天后，800人的大队已经只剩十几名残兵，其余的全部战死，张古山上尸横遍野。
情急之下，106师团第147联队派出预备队增援鬼塚大队。中日双方在张古山展开了惨烈的拉锯战，小小的山头上杀声震天，血流成河，山上原本茂密的树林都被炮火轰击的灰飞烟灭，只剩下一座光秃秃的山体。
最终，张古山被中国军队牢牢地掌握在手中，断绝了日军突围的最后希望。
在张古山争夺战正酣之时，冈村宁次命令飞机给106师团空投粮食dàn • yào，以及200多名联队长以下军官。