抗战中，自负无人可挡的日军，在湖南衡阳和广西桂林遭遇了两场极其激烈的城市防御战，虽然最终占领了这两座城市，但自身也付出了相当大的代价，其中中国守军的所表现出来的精神更是让日本人深深钦服。

保卫衡阳：苦难的战役

1944年6月长沙失陷，日军沿湘江东岸突进，6月23日进抵衡阳近郊，并继续南进，牵制衡阳外围的中国军队，以孤立衡阳。

当时，担任衡阳保卫战的是第九战区第二十七集团军的第十军，军长方先觉。6月23日，日军向衡阳发起第一轮进攻。方先觉指挥第十军英勇搏战，击退日军攻势。此后双方陷入拉锯战，每日都有大批军力被损耗，其中第十军第八团在争夺战中，半日之内连升的5个营长，均先后壮烈殉职，各级军官亦身先士卒，被称为“核心劲旅”。

衡阳久攻不下，日本中国派遣军甚感不安，日本大本营也极为不满。日本第十一军司令官横山勇增调兵力，亲自指挥进攻衡阳之战，以5个师团之兵力，于8月1日集结于衡阳外围。此时衡阳城内伤亡惨重，粮弹匮乏。城内士兵只能吃烧焦的米煮成的糊饭，佐以盐水。受伤士兵无药品疗治，只能用盐水洗伤口，用废纸破布包扎，重伤者无法救治只能待死。

8月3日，日军对衡阳大肆轰炸，4日晨开始总攻。在日军猛攻下，坚守衡阳城一个半月的第十军已疲弊异常，难以再战。8月5日，周庆祥师长主张突围，但城内伤患六千多人，无法随军行动，方军长决心继续死守。

至8月7日，方先觉率第十军官兵守卫衡阳孤城已达47昼夜，在日军猛烈的攻击下已阵地全毁，伤亡惨重，此时的第10军已处于四面楚歌的境地。入夜后，担负北门防务的第3师萧圭田团放下武器投降日军，日军蜂拥而入，方先觉命参谋长给蒋介石发了最后一封电报后，准备开枪自杀，可发现佩枪早被副官拿走，而此时主降的第3师师长周庆祥已陪同日军代表来到军部。无奈之下，方先觉只有派参谋长孙鸣全与日军谈判，停止抵抗。衡阳于8月8日陷落。

衡阳之战，中国军队伤亡约1.5万人，阵亡6000余人。据日方统计，是役日军伤亡近两万人。日本战史承认，此役“牺牲之大，令人惊骇”，“不独严重地妨碍了‘打通大陆’的日程”，并且遭受了重大伤亡，是“苦难的战役”。

坚守桂林：焦土抗日

1944年10月，日军近7个师团、15万兵力、300多辆坦克、30余架飞机和大量重炮集结于桂林一线，准备进攻桂林。而迎战这批敌军的桂林守军只有广西桂军第一三一师共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，总兵力也不到2万人，但是桂林守军都抱着必死决心与桂林共存亡，所以士气十分高涨，而且守军立足于主要与日军打巷战，他们把所有的房子都修成了碉堡，在所有的路口都建了防御工事，所有的水井都下了毒，实行焦土抗战。

1944年10月28日，日军十几万人马大举进攻桂林，桂林保卫战开始，桂林守军进行了异常顽强的抵抗，日军曾经27次冲入桂林市中心，都因为陷入巷战的泥潭使得损失惨重而不得不撤出。日军曾经想从漓江迂回进攻桂林，但是被桂军准确的火力杀伤大半，地方民团敢死队甚至身上绑上手榴弹划着竹排去炸毁日军的登陆艇，日军仅仅在漓江上就付出了阵亡7000余人的代价。

在水上战斗激烈的同时，城区巷战也始终处于白热化状态，日军第58师团师团长在日后的战报中称： “我师团在桂林遭到了广西当地土著武装的顽强阻击，这些土著武装的装备虽差，但是极为凶悍，至死决心甚浓，其勇猛为我军远远不及，我军士气低落到极点……”

到了11月7日，日军见强攻伤亡巨大，急忙使用了大量的毒气弹攻击桂林各处守军阵地，守军中大多数没有见过毒气，不知道躲避，所以大量中毒死伤。一三一师师长阚维雍率部与敌奋战，终因寡不敌众，自杀殉国，履行了与桂林同存亡的誓言。城防司令部长参谋长陈济桓和参谋长吕旃蒙突围途中遭遇阻击。吕旃蒙阵亡，陈济桓身负重伤，举枪殉国。

扼守漓江东岸的391团800名官兵（多为伤兵）撤至普陀山七星岩内继续抵抗日军数日，日军在损失了近千人后，先用山炮猛轰岩口，然后倾倒大量汽油，投入大批瓦斯弹，用火焰喷射器向岩内喷射，致使岩内官兵大量壮烈殉国。

1944年11月10日桂林城陷落，守军1万9千余中，1万2千人战死（其中一半被毒气毒死），7000多人因为中毒昏迷不醒而被日军俘虏。而日军的伤亡据日军后来递交大本营的战报中说：“皇军在桂林之役中战死1万3千9百余人，伤1万9千1百余人，其中阵亡9名大佐级别的联队长、31名中佐级别的大队长其余军官不计，漓江之水为敌我两军之血染之为赤，此役为余一生中所经历到的最惨烈的战役，并非在于规模，而在于敌军之勇猛。”