1945年4月27日，日軍在坦克和近百門火炮的配合下從三面對國民革命軍第58師發起強攻。連續進攻三天，日軍傷亡慘重，卻只突破了城外的簡易二道防線。
中國軍隊最後一道防線和武岡城牆極爲堅固，日軍炮火根本無法將其摧毀，同時第58師防禦火力極爲頑強。
1945年5月1日，日軍集中全部火力進攻武岡西門，數百特日本攻隊員在炮火掩護下一擁而上。大部分隊員在離城牆很遠的地方就被擊斃，少數靠近城牆引爆了炸藥，將城牆炸出十多個洞。
守城的士兵和自發參戰的老百姓馬上投出數百個大沙袋，把十幾個洞全部堵死。
日軍又以人海戰強攻，一度曾經架起梯子爬上了城牆。守軍果斷使用美製噴火器，燒斷木梯，同時用湯普森衝鋒槍對城下日軍猛烈掃射。雙方激戰一天，日軍傷亡慘重仍然無法靠近武岡縣城。
中國守軍也傷亡較重，向上級求援，王耀武命令武陽的第44師一部立即增援。日軍突遭第44師襲擊措手不及，由於第44師的士兵衝擊極爲兇猛，日軍一度認爲中國數萬人來增援，頓時大亂。
武岡守軍乘機全部出城夾攻，日軍大敗，日軍各級軍官不顧武士道精神扔下士兵逃跑，士兵也跟隨逃亡。中國軍隊各部窮追猛攻，日軍殿後部隊傷亡慘重，最後潰敗到武陽外靠近綏寧一線。
武岡之戰，中國軍隊一個營兵力與擁有坦克重炮的十倍之敵血戰七天七夜，力保千年古城武岡不失，堪稱抗日戰爭史上的一個偉大奇蹟。
