军同步突入城区，开启全面巷战。谢晋元新9军从城西、城北城墙破口率先突进，依托城墙缺口快速拓展阵地，逐步清剿城北、城西街区残敌；孙立人新6军主力强渡漓江，从东线突破江岸残防，攻入漓江东岸城区，肃清七星山周边残余据点后向内城推进；戴安澜新7军留重兵驻守西山所有隘口，彻底杜绝残敌逃窜可能，主力部队掉头南下，从城南方向压进城区，四面合围之势彻底收紧，将城内残敌死死压缩在老城核心狭小区域。
城内残余日军依旧负隅顽抗，依托临街残破房屋、墙体、街巷死角凿筑临时工事，组建零散火力点，做最后的垂死挣扎。国军采取“重炮定点清障、步兵逐院清剿、火力压制死角、稳步推进收割”的巷战战术，对日军盘踞的连片街巷实施精准炮火覆盖，炸平顽抗据点，随后步兵班组逐屋、逐院、逐巷清剿，绝不放过任何一处藏敌点位。美械自动火力全面压制日军老旧枪械，近距离攻坚、爆破、清缴高效迅猛，日军零散抵抗被逐一瓦解。
整日惨烈巷战过后，城内日军建制彻底溃散，绝大多数残敌自知无力再战，纷纷放下武器投降。仅剩日军核心指挥官，裹挟最后数百精锐卫队，退守城中核心碉楼，凭借坚固工事负隅顽抗、拒不投降。安文杰当机立断，下令重炮集群定点瞄准碉楼，数枚重磅炮弹精准命中，坚固碉楼瞬间轰然坍塌，楼内顽抗之敌尽数覆灭。
夕阳西下，落日余晖洒遍满目疮痍的桂林城，鲜艳的国军军旗稳稳插上桂林城头，宣告这座桂北重镇彻底光复。
此战全程历时八日，五十一集团军力克山水天险，突破立体防线，累计毙伤日军两万七千余人，俘虏日军两万两千余人，仅有少量衣衫褴褛、弃甲丢枪的零散溃兵，沿偏僻深山小路侥幸逃窜，狼狈逃往柳州方向。
桂林彻底收复后，五十一集团军全军短暂休整、补充弹药粮草、救治伤病官兵，快速修复简易交通线路。大军休整完毕，即刻沿湘桂铁路、漓江航道全线南下，兵锋直指桂南核心枢纽柳州。
日军华南总指挥横山勇得知桂林全军溃败、八万守军近乎全歼的噩耗，大为震恐，紧急收拢华南战区所有残余机动兵力，倾尽所有储备弹药物资，在柳州外围构建多层防线、死守待援。
山河震动、兵戈再起，决定桂柳会战最终走向、掌控华南战场主动权的柳州决战，已然箭在弦上、蓄势待发。