宋希濂的部署是以主力固守中央核心阵地，以原东北军第一一四师防御左翼阵地，以第八十八师防御右翼阵地。
日军荻洲立兵所指挥的第十三师团进攻矛头的首先是直指中央阵地的第三十六师主阵地，日军进攻模式可谓是可圈可点千篇一律的，先以飞机轮番轰炸，再以重炮集中轰击，最后步兵以三角队形反复冲锋。
实际上，富金山所处地势并不算很险要，坡面倾斜度不过二十六、七度之多，但防御中央阵地的第三十六师不愧是南京国民政府警卫师改编出身，又正逢补充了部分南京保卫战撤下来的老兵和全部的苏械武器，于是全师官兵拼死据守，使日军攻势屡屡受挫，日军第十三师团鏖战数日，直到九月六日，日军第十三师团主力折损超过三千人人，但是依然还在山脚下仰望山顶无可奈何。
荻洲立兵猛攻之下第三十六师的防御宛如铜墙铁壁一般，日军官兵的尸体在富金山正面主阵地上堆积如山，防御主阵地的国军官兵同样弃尸累累，阵地几度被日军的重炮轰平，在血肉模糊的尸体之间，国军官兵在向日寇射出复仇的子弹。
进攻住阵地失利的日军没办法只好转攻左翼较为薄弱的第一一四师阵地，同时使出了以一个步兵联队迂回阵线后方的老套招数，这是日军屡屡实施却能频频奏效的招数，不过这一次，幸运女神显然没有站在日本人一方，因为这次日军的迂回部队被第八十八师及时发现，并且及时有效的狠狠打了日军迂回部队一个漂亮的伏击，损失了近乎一个大队兵力的日军，不得不原路返回，偷鸡不成倒蚀把米的荻洲立兵，也是懊恼万分，更让其郁闷的是同时正面进攻牵制的部队也被打退了。
而且宋希濂还以二个团又一个骑兵营的兵力从左右两翼出击，尾随追击日军第十三师团的溃兵，整整三公里的道路旁倒毙得都是日军的尸体，日军甚至丢弃了伤员与部分野炮辎重，荻洲立兵可以说从来都没有过如此的狼狈不堪？中国军队的顽强让他几乎无计可施，巨大的伤亡让第十三师团对于富金山来说已经成为了绝望，伤心岭是第十三师团官兵给富金山起的新名字。
面对死硬的中国守军，荻洲立兵真是没有办法了，宋希濂所部中国军队几乎是在以全员阵亡的架势在与其死磕，在猛烈的炮火和轰炸之下，宋希濂所部第七十一军官兵与东北军第一一四师官兵抱定寸土必须争，死而后已的精神，与日军进行了惨烈异常的白刃战，很多阵地前沿双方都经过了十几次的反复易手，阵地的战壕已经被炸平，到处都是松软烫人的泥土，更多地方则是埋有残肢断臂，破烂腐臭的内脏随处可见。
中国军队的顽强抵抗已经完全超出了荻洲立兵的预料，第十三师团占领的几乎所有的阵地，中国守军官兵全部都是全员阵亡的情况下，只有还有中国士兵，他们还有子弹，他们没流尽最后一滴鲜血之前，他们就不会停止抵抗，虽然大多时候他们都是徒劳的，他们用生命换来的不过是几分钟乃至几十分钟的时间而已！
久战无果，伤亡超过三分之一战斗员的荻洲立兵在万般无奈的前提下只好向东久迩宫王求援。
日军的增援部队第十六师团也是杀出重围抵达富金山外围的，因为中国守军奉行的节节抵抗的战术，避免与其主力进行大决战，所以担负防守的部队一般是没有援军的，只有防守的时间限制，守到时间就可以撤退。
面对增加了一个师团的日军，伤亡过半的宋希濂所部也毫无任何办法，而且所部的第七十一军经过九日的激战，守军第七十一军所部与第一一四师伤亡惨重，无力再战，只好撤离阵地，转移到沙窝、小界岭一线阵地。
攻击得手的日军第十三师团与第十六师团乘胜追击国军所部，连占叶家集和商城，bi近小界岭防线，而小界岭防线是大别山北麓最后一道阻挡日军的稳固防线，如被日军突破，日军就将越过大别山山脉，沿公路一路顺畅无阻地前进，国军将无可以依托的有利地形来阻击日军。
小界岭防线由宋希濂之第七十一军、田镇南之第三十军和冯安邦之第四十二军进行防御，但是其中第七十一军所部的第三十六师经过富金山惨烈无比的一役，只剩不足八百余人，连半个团的兵力都不足。
而与此同时，在富金山受阻的日军开始在其他方向寻求突破口，稻叶四郎指挥的日军第一零六师团作为继第六师团之后的另外一把利刃，第一零六师团与第六师团的战役目的不同，第六师团有如一把削肉弯刀，而第一零六师团则是一把锋利的刺剑，其直接指向了武汉会战各部激战的核心腹地，万家岭，这个名字第一次出现在了最高统帅部的五万分之一的地图上。
松浦淳六郎与稻叶四郎在高飞熟知的历史上置换了身份，所以高飞也无法确定第六师团与第一零六师团的战术以及其在战役之中所发挥的作用是否相同？可以说一切的一切都已经完全出乎了高飞的预料，历史在这里因为两名日军将领的就任部队的不同，而出现了一次难以预料的大改变。
历史上的万家岭大捷的参战部队有国军整第六十六军，整第四军、整第七十四军，第一八七师，第一四二师，第一三九师，第九十一师，新编第十三师，新编十五师，第六十师，第十九师，预备第六师等部队，而日军方面则是第一零六师团之全部兵力。
国军方面由薛岳将军统一协调指挥，日军方面则由稻叶四郎指挥，对于国军来说万家岭之战是国军在武汉会战中难得一见的亮点，日军的战术是孤军深入中心开花，而国军的战术则是尾追堵截全力阻击外围日军，力争全歼日军一个师团之功！
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