依照國民政府對崑崙關會戰的作戰部署，第一個階段是攻佔高峯隘、崑崙關，第二個階段爲攻佔南寧。反攻部隊編成東、西、北三路軍。由第26集團軍總司令蔡廷鍇任東路軍指揮官，率第46軍、第66軍擔負邕江南岸及邕欽公路敵後交通的破壞和襲擾任務;由第16集團軍總司令夏威任西路指揮官，率部攻擊高峯隘吸引日軍主力，以部分兵力進至邕賓公路上的四塘，破壞敵後交通，阻止南寧日軍增援，孤立崑崙關日軍;由第38集團軍總司令徐庭瑤任北路軍指揮官，指揮第5軍、第99軍第92師作爲主攻部隊，攻擊崑崙關，其後與東、西路軍協同攻取南寧。
攻擊崑崙關的第5軍由軍長杜聿明指揮，該軍轄鄭洞國榮譽第1師、邱清泉新22師、戴安瀾第200師、軍補充第1及第23團，並配備有裝甲兵團、炮兵隊、高射炮隊等，它是中國軍隊中唯一的機械化部隊。它的人員和裝備不亞於日軍一個師團。杜聿明以第22師爲右翼部隊，襲擊五塘、六塘，斷敵退路;以榮譽第1師爲左翼部隊，協同第200師一部和軍補充第1、第2團圍攻崑崙關及八塘正面日軍;由第200師主力騎兵團充任總預備隊。
第99軍進攻崑崙關以南日軍，協助第5軍作戰，並在五塘一帶阻止日軍增援。18日晨，榮譽第1師在戰車和炮兵的掩護下，對崑崙關發起正面攻勢。據守崑崙關的日軍松本大隊在中國軍隊猛烈打擊下，紛紛向核心陣地收縮。中午，反攻部隊攻佔了羅塘、同興西北高地，隨後佔領了石寨隘、同平、枯桃嶺，一部推進至九塘附近，進展頗爲順利。
日本第5師團師團長今村均不相信中國能集結數十萬大軍反攻，12月17日尚命令及川支隊攻佔位於中越邊境的要地——龍州，及至中方開始反攻，今村均慌忙於20日下令及川支隊放棄龍城，回師協同防守南寧，但該部隊沿途受到襲擊，至29日始返回南寧。爲增援崑崙關方面，今村均急令第21聯隊長三木率聯隊主力增援崑崙關，該聯隊於18日晚分乘31輛汽車沿邕賓路急進，但遭到第99軍的攔截，只有一個大隊突至崑崙關。19日上午，榮譽第1師左翼部隊向653高地進襲。653高地爲崑崙關東北之要點，可以瞰制整個崑崙關戰場。因攻擊屢遭挫折，我方官兵攜手榴彈衝入敵陣，與日軍短兵相接，終於掌握了這一制高點。
