太平洋战争爆发后，中国军队在湘西芷江开辟了远东第二大盟军机场。绵延 600 余里的雪峰山，宛如一道天然的坚固屏障，守护着这座至关重要的空军基地。尤其是在衡阳、桂林、柳州事件后，芷江成为中美空军最后一个前进基地，其战略地位愈发凸显。
1945 年 2 月 25 日，中美空军混合大队从芷江机场起飞，成功轰炸了防卫森严的日本皇宫，这一壮举令日寇大本营大为恼火。为破坏芷江机场，日寇中国派遣军命令第 20 军迅速调集第 116、第 47、第 34、第 68 师团及关根支队，约 10 万兵力发动芷江会战。中国方面，王耀武第 4 集团军、王敬久第 10 集团军、李玉堂第 27 集团军，以及中美空军混合大队、美军第 14 航空队，共 400 余架飞机、约 20 万兵力，组织湘西会战，并从云南昆明空运中央军主力新六军到芷江作为总预备队，全力确保芷江空军基地的安全。
日寇兵分三路，气势汹汹地向湘西进犯。北路崇广支队向雪峰山北路进击；东路第 47、第 116 师团向雪峰山腹地进攻；南路第 68、第 34 师团向新宁、武冈方向进犯。中部日寇第 47 师团和第 116 师团作为进攻芷江的主攻部队，于 4 月 9 日起，由邵阳地区分四路向西进犯。
第一路 4000 余人由黑田铺向三关口进攻；第二路约 4000 人于 4 月 12 日由邵阳向巨口浦突击；第三路 4000 余人于 4 月 11 日由邵阳向小塘攻击；第四路约 3000 人于 4 月 13 日强渡滋水。担任雪峰山主战场防御的第四方面军均利用雪峰山地区的有利地形，采取逐次抗击、诱敌深入、分隔包围、据而歼之的作战方针。第 4 方面军所属的中央军第 100 军第 36 师、第 19 师、第 74 军第 51 师根据这一作战方针，向雪峰山的腹地节节后退，引诱中路日寇步步深入。
日寇第 116 师团师团长起初没想到进军如此顺利，大喜过望。他一面命令挺进部队继续猛进，一面与南北两路的日寇商议，在深入雪峰山腹地之前，各路主力密切配合，从北面迂回包围，将雪峰山南麓洞口、武冈地区的中国军队中央军主力第 74 军包围。中国陆军总司令命令王耀武部第四方面军中央军第 100 军、中央军主力第 74 军、湘军第 73 军，会同王敬久部第 10 集团军中央军第 92 军，分别在龙潭司、雪峰山南部和新华地区阻击日寇。
同时，命令第六战区胡琏部中央军主力第 18 军火速从鄂西南下，沿雪峰山东路进驻隆回，截断湘黔公路。还命汤恩伯部第三方面军中央军第 94 军和中央军第 26 军一部迅速从广西边境出击雪峰山南麓，配合第 74 军包围剿灭南路日寇，并北上至隆回与第 18 军会合，将日寇合围在雪峰山地区，一举歼灭。
中路第四路部队强渡滋水后，向中国守军第 100 军桃花坪阵地发起进攻。日寇集中 1400 余人从两侧迂回猛攻，于 4 月 18 日侵占桃花坪。中国守军中央军第 100 军第 19 师第 57 团第 1、第 3 连官兵与 10 倍于己的日寇展开激战，直到全部战死。日寇攻占桃花坪后，转攻芙蓉山阵地。芙蓉山位于湘黔公路要冲，中国军队第 100 军第 19 师第 57 团第 1 营营长孙廷俭率部在此坚守。
日寇首先攻击芙蓉山外围阵地岩口铺，中国守军只有一个连的兵力，却坚守小镇 12 小时，击毙日寇大尉田丁有五郎以下 190 余人。日寇进攻芙蓉山 10 余天，始终无法突破中国守军阵地，最后不得不绕过芙蓉山转攻洞口。固守芙蓉山对整个会战极为重要，日寇不能突破芙蓉山，无法利用湘黔公路，只能绕山区小路输送兵员和物资，补给线延长，时间和精力耗费严重，极大地影响了日寇战斗力的发挥。
此时，日寇第 47、第 116 师团组成的第一路于 4 月 29 日近抵阳溪桥附近，伤亡甚重，进攻受挫。第二路日寇于 4 月 28 日突破中国守军粤军第 63 师的防御，进驻上查坪，4 月 30 日再向献江等地进攻，遭中国守军中央军主力第五十七师及湘军暂编第 6 师的协力抗击，进攻受阻。第三路日寇于 4 月 16 日进至白马山，4 月 17 日突进放洞附近，遭到中国中央军主力第 51 师抗击，攻势受挫。
1945 年 4 月下旬，中国军队与日寇在江口、青山界、嵩山、归东等地反复攻守，激战 20 余昼夜。至 4 月底，日寇各路进攻作战全线失败，并遭受重创，而中国军队的大量预备队还没有使用。中国军队第四方面军对日寇实施逐次阻击，将日寇阻滞于乌水以东之江口、洞口、武冈一线地区。为向日寇实施反击，第四方面军命令中央军主力第 18 军从常德地区南下，命令中央军主力新编第 6 军在芷江地区集结待命，命令中央军第 94 军由湘黔边境向武冈以西的武阳地区快速前进。各部队于 4 月底至 5 月初先后到达指定地点。
5 月 6 日，第四方面军挫败第 116 师团主力约 6000 人向江口、青岩等地的进攻。5 月 9 日，日寇第 116 师团第 109 联队 3000 余人仍然处于中国军队中央军第 100 军的重兵包围之中。日寇第 133 联队也在老爱塘附近受到中国军队的包围攻击，死伤累累，停止不动。日寇第 116 师团为了免遭被围歼的下场，开始实施紧急撤退。
在三路日寇中，4 月 9 日由长沙出发的北路日寇行动得最早，但一路遭遇中国军队湘军第 73 军的节节阻击。北路日寇潜进到郓山地区丘陵山地后，遭到中国军队湘军第 73 军的突然攻击，日寇被打得狼狈不堪。连续两次增兵，才抵挡住中国军队的进攻。4 月 14 日，北路日寇开始强渡淄水。韩俊命令军队只作象征性抵抗，等日寇主力刚刚渡过淄水，中国军队发动重炮猛轰，同时出动战斗机扫射日寇还在渡河的部队，日寇伤亡惨重。直到第二天，日寇才趁着夜色完成了部队集结。
4 月 20 日清晨，北路日寇在桃林、徐家桥一带钻进了中国军队湘军第 73 军预设的口袋阵，遭到两面高山上迫击炮、机关枪的猛烈轰击和扫射，激战一昼夜才勉强突围。4 月 29 日，北路日寇进驻新化、阳西地区，又陷入第 73 军的包围，在红岭山遭到空军的猛烈轰炸，损失惨重。驻守邵阳的日寇第 86 混成旅团从黑田堡出发，向新华方向合击，也遭到第 73 军的有力阻击。
日寇于 4 月 15 日兵分两路，同时发动进攻。一路是第 20 军第 68 师团关根支队从湖南东安出发，向新宁进军；另一路是第 11 军第 34 师团从广西全州出发向新宁合击。4 月 16 日，两路日寇在新宁会师，然后继续西返，分别进攻武冈和绥宁。进攻绥宁的日寇第 217 联队在梅口附近遇到中国军队中央军第 26 军第 44 师的坚决抵抗，在茶山一带被歼 1000 余人。进攻武冈的日寇第 34 师团一部于 29 日攻陷武冈。
4 月 30 日，从贵州赶来增援的中国军队中央军第 94 军穆廷芳部到达绥宁，立即向武阳日寇展开反击。5 月 2 日，中央军第 94 军第 5 师主攻部队强攻日寇马鞍山主阵地，半日内就抢占大多数制高点，日寇纷纷向核心阵地退却。5 月 3 日，第 94 军发动总攻，日寇第 58 旅团很快不支，纷纷向万夫桥核心阵地退却。中国军队重新夺回武阳，击毙日寇 1500 余人，取得了武阳大捷。
进攻武冈的日寇关根支队也遇到了中国守军的顽强抵抗。武冈为湘西南部军事重镇，守卫武冈的是中国军队中央军主力第 74 军第 58 师。师长蔡仁杰率部在城内外构筑了三道防御阵地，十分坚固。4 月 25 日，日寇关根支队进至武冈城郊，从东西南三面包围了武冈。27 日凌晨，日寇关根支队开始攻城，百门大炮一起轰鸣，将中国守军阵地炸成一片火海。
日寇一个旅团的兵力在坦克掩护下发起冲锋，连攻 3 天，伤亡惨重，毫无进展。日寇组织 150 名敢死队员，身绑百斤重的炸药，将武冈城墙炸开 10 多个缺口。随即，近千名日寇向缺口方向发起猛攻。中国守军一部分搬来沙石麻包堵住缺口，另一部分站在城墙上向日寇猛烈扫射。血战 7 天 7 夜，武冈县城依然在中国守军手中。
就在战情紧迫时刻，第四方面军司令王耀武调动中央军第 44 师一部从梅口疾驰武冈增援，在日寇背后发起突然攻击。守城部队也组织突击队出城反击，日寇关根支队腹背受敌，向武阳一线退却。5 月 5 日拂晓，中国军队中央军主力第 74 军发起反攻，武阳附近各要点相继被夺回。日寇关根支队向花园方向逃窜，途中又屡遭中国军队堵截，大部被歼。
日寇一再受挫，攻势逐渐衰弱。自 5 月 3 日起，由攻势作战转为守势作战。在日寇即将被包围的局势下，冈村宁次于 9 日下令停止芷江作战。5 月 8 日，国民政府军事委员会命令各路大军发起全线总反攻。
在雪峰山南麓战场，从湘桂边境赶来增援的汤恩伯第三方面军中央军第 94 军与中央军主力第 74 军会合，将南部日寇分割包围。南部的各路日寇溃不成军，纷纷后撤。在雪峰山中部战场，5 月 12 日，中央军主力第 51 师和粤军第 63 师向北包围的日寇第 109 联队发起总攻。
5 月 13 日，日寇第 109 联队主阵地被攻陷，连队长龙刺加三郎大佐被击毙，日寇第 109 联队全军覆没。5 月 13 日，中国军队中央军主力第 74 军追击包围退至洞口、逐蒿塘一带的日寇第 116 师团。经两天激战，日寇负责殿后的一个连队 1000 多人被全歼。主力于 16 日午夜溃退至东镇地区集结。
5 月 20 日，第 74 军 4 个师及第 100 军的 3 个师将日寇第 116 师团包围在山西滩头一线。日寇苦战 10 天，被歼灭 3000 余人。在日寇第 47 师团和第 34 师团的接应下，突围于 5 月 31 日退回邵阳附近。在雪峰山北麓战场，中国守军湘军第 73 军一路追击于 5 月 9 日开始撤退的日寇崇广支队。
5 月 18 日，第 73 军在巴油附近将崇广支队团团围住，芷江机场出动 P51 野马轰炸机对被包围的日寇轰炸扫射。崇广支队全面溃散，支队长被当场击毙。战至 6 月 7 日，日寇残部在第 20 军 10 个大队组成的集成部队掩护下逐次退至宝清地区。中国军队第四方面军收复了所有失地，双方恢复战前态势。
湘西会战，日寇以冒险的进攻开始，中日双方参战总兵力达 28 万余人，战线长达 200 余公里，历时近两个月，以日寇彻底溃败而告终。据中国军队战报统计，湘西会战中国军队以牺牲 6832 人、伤 11717 人的代价，毙伤日寇 2.4 万余人，俘虏日寇官兵 214 人。湘西会战中国军队取得的胜利，极大地鼓舞了全国军民的抗战信心，为抗战的最终胜利奠定了坚实的基础。这一辉煌胜利，犹如一座历史的丰碑，永远铭刻在中国抗日战争的史册上。
