國民政府則調集全部海空軍，計有戰艦40餘艘，飛機100餘架，陸軍120個師總兵力約110萬人。蔣介石親自坐鎮武漢直接指揮。蔣親自到中央廣播電臺發表繼起悲壯的講話：「中國人I民和政府已被日本侵略者欺侮壓迫到最後限度，中國軍隊為了民族之生存，決心在武漢地區與日軍決一死戰。抗戰爆發以來，已經作戰的經歷，足以證明在陣地戰上我軍力量之堅強，將士作戰之勇敢無畏。」不過他也強調了另一個目標：「我軍此次作戰，將不以一城一地的得失進退為重，而在於自動地選擇有利的作戰地區，達成殲滅敵人有生力量之目的。」
戰至7月26日，張發奎九江失守。8月1日第九戰區第一兵團司令薛岳奉命指揮九江至南昌以及鄱陽湖周圍戰事。他把7個軍的兵力部署在德安、瑞昌、廬山地區，擺下一個他自稱為「反八字陣」的陣勢，迎戰岡村寧次的第11軍。薛岳說：「我這個反八字陣勢，如袋捕鼠，又如飛剪，敵犯右則左應，犯左則右應。敵若鑽進來，就很難逃出去。」
8月3日，敵106師團沿南潯鐵路南下進攻南昌，到達廬山西麓馬回嶺附近，遭到以金官橋為主陣地的薛岳部隊迎頭痛擊，薛岳命令第70軍、第8軍、第4軍參戰部隊不許後退半步，否則軍法從事！日軍以戰車、飛機、大炮配合步兵強攻，兼以施放毒氣，硬是不能越雷池半步！戰鬥打得異常慘烈，持續到15日，雙方均死傷慘重，但106師團已處於薛岳部隊包圍之中，師團中小隊長半數傷亡，敵113聯隊長田中大佐、145聯隊長川大佐均陣亡於金官橋前沿。後來繳獲的敵軍日記記載：「幾次進攻中，廬山上的迫擊炮彈如雨點般從天而降，皇軍大受威脅，死傷可怕。」還有一個專科學校畢業的士兵日記道：「廬山是支那名勝之地，『難見廬山真面目』名不虛傳，皇軍在此遭到支那軍精銳部隊第19師的堅強抵抗，前所未有的激戰，中隊、小隊長死亡很多，戰鬥仍在艱苦進行，與家人團聚的希望是困難的。」
第106師團被殲滅半數，達8000人以上！岡村寧次命令第101師團配合海空軍，從星子方向沿德安、星子公路進逼德安，企圖包圍薛岳部隊的側後，切斷南潯路。但此計被薛岳識破， 他命令王敬九將軍率領的第25軍兩個師，嚴守星子和隘口鎮，迎擊伊東正喜中將率領的101師團。薛岳命令王敬九，堅守的時間越長越好，為第1兵團殲敵創造有利條件。
王將軍的25軍在星子鎮堅守了七天七夜。鑒於星子陣地已被日軍全部摧毀，堅守已無意義，薛岳命令王撤退到隘口，而且此前薛岳已命令29軍兩個師、66軍兩個師佈防隘口。第101師團進攻直到9月底，始終未能突破中國軍隊陣地。聯隊長飯國五大郎大佐被擊斃，師團長伊東政喜中將被打傷送進醫院，師團傷亡過半。岡村寧次只好命令101師團停止進攻，另增派第27師團從瑞昌、武寧方向進攻，以解救第106及101師團。薛嶽立即調集部隊，並電令各守軍指揮官：「不能坐以待斃，要組織部隊實施反攻。」
我國軍隊發動反攻，在麒麟嶺全殲27師團鈴木聯隊，第160師也在三角尖殲敵800餘人。第106師團乘我軍調集部隊迎擊第27師團之機，迂迴萬家嶺，企圖解救陷入絕境的第27師團及自己。薛岳又一次料到敵這步險棋，於是命令：
第74軍第90師由大小金山向萬家嶺及其東北之敵攻擊；第58師由獅子岩向萬家嶺、王家山之敵攻擊；第142師攻擊石堡山之敵；預備第6師攻擊王家山靠石堡山方向之敵；第91師一旅迅速肅清頭口附近敵人，協助預6師攻擊並切斷敵人北逃之路；新13師以一個團攻擊何家山、鳳凰山、石堡山西北之敵。
各部隊於7日開始總攻，10日結束戰鬥。除106師團有千餘人逃逸之外，其餘日軍萬餘人全部被殲！其中俘虜300餘人。這是中國軍隊全殲日軍一個師團的戰鬥，而在整個武漢保衛戰過程中，日軍卻未能全殲我軍一個師。
萬家嶺戰役的前敵總指揮為第九集團軍司令吳奇偉。和薛岳一樣，吳奇偉也是身先士卒，親臨第一線指揮。有次他正與第四軍軍長歐震通電話，敵機俯衝掃射，吳奇偉毫不理會，直至敵機把他的電話機打碎。戰鬥主力是蔣介石的嫡系第74軍，萬家嶺戰役打響之前，蔣介石致電薛岳，要他把傷亡慘重的74軍調到長沙修整。薛岳回電：「調不下來。」蔣二次來電：「第74軍在岷山傷亡甚大，應予調下整補。」薛回電：「贛北各軍作戰時間都比74軍長，傷亡都比74軍大，各軍都未調下整補，對74軍也請緩予調下整補。」好一副「將在外，君命有所不受」的架勢，事實證明他是對的。
時任74軍軍長的是老蔣的奉化同鄉俞濟時，俞在1932年淞滬抗戰中便率領第88師重創日軍第九師團和久留米混成旅團的進攻，俞被敵子彈穿腹負重傷。剛歸屬薛岳指揮時，俞也曾有怠慢之舉，薛岳正色警告俞：「你要敢後退，就軍法從事！」岷山一戰，傷亡最慘重的是該軍第79師。俞親臨前線時段朗如師長表態一定堅守，俞誇讚道：「像這樣勇敢應戰，忘我犧牲的將領，實在可貴。」
萬家嶺戰役中，該軍第58師由馮聖法將軍率領，腹背受敵，兩面作戰，全師幾乎傷亡殆盡，馮師長為守住陣地向俞求援，俞只得把軍部警衛營派出兩個連前往增援。該師終於扼死敵106師團之退路，保證了萬家嶺合圍成功。該軍另一個師為王耀武將軍第51師，該師在據守岷山陣地的川軍不戰而逃時，奉薛岳命疾駛堵住缺口，浴血激戰7晝夜，使飛機大炮助戰的日軍不得前進半步！萬家嶺戰役，該師奉命攻佔張古山，王耀武觀察地形發現，該山易守難攻，卻是整個戰役的關鍵，必須奪佔，但勢必傷亡巨大。第305團團長張靈甫提議出奇兵從山後絕壁攀援突襲，配合正面進攻。於是親自帶領精兵上陣，果然靈驗，很快佔領該山。因此陣地對日軍突圍至關重要，以飛機重炮攻擊，51師只得退下，入夜又奪回，經五晝夜反覆爭奪，張靈甫帶傷堅持戰鬥，終於牢牢控制該陣地。這個爭奪戰，日軍僅遺留陣前屍體就達四千多具！可以說，沒有張古山爭奪戰的勝利，就不可能有萬家嶺大捷。
1939年冬天，田漢以此戰役編劇演出，激勵了無數中國抗日誌士。因為此戰中第74軍打出中國軍隊的軍威，田漢作詞、任光譜曲，創作了《74軍軍歌》：「起來，弟兄們，是時候了，我們向日本強盜反攻。他，強佔我們國土，殘殺婦女兒童。我們保衛過京滬，大戰過開封，南潯線，顯精忠，張古山，血染紅。我們是人I民的武力，抗日的先鋒；人I民的武力，抗日的先鋒！」因戰績輝煌，王耀武提升為74軍軍長，張靈甫升旅長。年底駐長沙時，在著名的長沙大火中，74軍幫助百姓在灰燼中重建家園，張靈甫更是親自率隊伍幫助百姓。
1939年6月，黃埔三期學員王耀武接任74軍軍長，1941年春74軍參加江西上高會戰，殲敵15000餘人，何應欽稱之為抗戰以來「最精彩之戰」，羅卓英稱之為「抗日鐵軍」。74軍亦獲得「飛虎旗」這個軍隊最高榮譽。張靈甫亦升任58師師長。隨後，王、張率部參加了常德會戰、長衡會戰，均取得輝煌戰績。王耀武升任第四方面軍司令，張靈甫接任74軍軍長後，1945年初，74軍擔任主戰部隊，參加了湘西著名的雪峰山戰役，殲敵28174人。如果評價中國軍隊在抗日戰爭中表現，74軍堪稱出類拔萃。不過，無論薛岳還是王、張，皆屬「外戰內行，內戰外行」之輩。抗戰結束後國共整軍時74軍改為74師，1947年5月，74師覆滅於山東孟良崮。此乃後話。
薛岳指揮的萬家嶺戰役，取得輝煌勝利。而中國軍隊在整個武漢大會戰期間，雖未能保住武漢地區，但實現了蔣介石預定的消滅敵軍有生力量的目的。徹底粉碎了日寇企圖把蔣政府降為地方政府的陰謀，奠定了持久抗戰的基礎。日本「發動攻略漢口之戰，使其成為戰爭一決雌雄的最大機會」企圖再度落空，日軍自1937年7月中國抗戰至1938年底，共傷亡14萬餘人，從此不得不陷入蔣介石「持久抗戰」的泥沼裡不能自拔，直至戰敗投降。
我們說薛岳是中國抗日第一戰將，是指他是抗日戰爭時期殲滅日軍最多的戰將，僅他指揮的四次長沙會戰，就殲滅日軍十餘萬人。1946年10月10日，美國總統杜魯門授予薛岳一枚自I由勛章，以表彰他在抗日戰爭中的功績。張治中將軍稱其為「百戰名將」。曾經是老戰友也曾經是死對頭的新四軍軍長葉挺，則盛讚薛岳指揮的「萬家嶺大捷，挽洪都於垂危，作江漢之保障，並與平型關、臺兒莊鼎足三立，盛名當垂不朽。」遺憾的是，許多年來，何謂萬家嶺大捷，似乎沒多少人知曉了.
