1944年9月11日，日寇进攻黄沙河，陈牧农部只抵抗了一天，黄沙河即失守了，9月13日，日寇进犯全县。仅经一夜战斗，陈牧农就擅自撤出了全县县城，撤退前将储存在县城的大量军用物资部分焚毁，张发奎闻全县失陷，非常震怒，决心非把陈牧农严办不可。

他将此事报告了蒋介石介石，蒋介石怕此事败露，即命张发奎速将陈牧农处决。9月20日，陈牧农在桂林未经任何军事审判就被处决了。蒋介石介石急不可待地把陈牧农杀掉，其目的有二：一是杀人灭口，掩盖其见不得人的勾当；二是告诫新桂系守城及其他部队，要按蒋介石的命令执行死守桂林3个月，以遂其借刀消灭异己之计。

全县失守，桂林告急，白崇禧在全县失守的当天晚上便在桂林召开作战会议，守城部队团长以上军官和主要参谋人员参加，会后白又召开少数人参加的秘密会议。

1944年10月下旬，在桂林城外围的第十六集团军总司令等部队均向后逃跑了，桂林的守城部队成了孤军，日寇兵临城下，严严实实，毫无顾忌地将桂林城包围了。从11月3日起，日寇即大举攻城，守军虽英勇抗击，终因众寡悬殊，孤军无援，伤亡过大，情况十分危急。

战斗到11月10日，敌已突破守军多处防线突入城内，当日黄昏，韦云淞以无线电报要求张发奎准予突围，张却要韦死守待援，还骗韦说：援军正在行进中。

然而，几乎所有的中国军队将领都无心保卫桂林，大敌当前，将领们考虑的都是如何保存自己残余的有生力量，各自给自己打起了算盘。张发奎的第四战区已经丢失大部重要的交通要道，日军还在向桂林和南宁进军，如果不保住一些基本力量和地盘，他就是一个光杆司令。

11月10日晚，韦云淞又以电报向白崇禧和夏威要求准予突围，夏威接电后敦促张发奎下令批准，张仍不应允，两人便大吵起来。

白崇禧接韦电报后，也向蒋介石介石要求准予突围，据说白崇禧与蒋介石也争吵了一番，后来蒋介石介石虽然答应准予突围，但到11月11日才发出复电，然此时桂林城已被敌攻破而失陷了。让人唏嘘的是，蒋介石严令死守桂林3个月，实际只战斗了9天即告失陷了。

日本军官对国民党部队这种作战方式都无法理解，为什么他们没有顽强抵抗呢，12月1日，张发奎的司令部无法在广西立足，不得已退入贵州。12月2日，日军进攻至贵州境内的独山，贵阳感到威胁。贵阳距离重庆距离不到400公里。陪都顿时陷入惊慌，甚至有迁都西昌的提议。