1938年10月，广州、武汉的相继沦陷没，随着政治、经济、文化中心的大转移，桂林这座边陲古城以其独特的地理位置，位居西南、华南、华中、华东的交通枢纽，成为抗战时期西南地区的重要后方城市之一，南部地区的军事重镇和重要的战略要地；当时的桂林既是中国大陆通往海外最便捷的国际通道上的中继站，也是新四军地区与在重庆的南方局、在延安的党中央秘密联络，以及中共地下党过往人员的必经之地，同时还是侵华日军打通中国大陆交通线，进攻中国南部地区以及中南半岛的必争之地。桂林可以说是当时的国民党、共产党、日军都想争夺的交通要道和军事战略要塞之地。
1939年下半年，侵华日军就为达到占领整个中国的侵略目的，发动了侵略广西的昆仑关战役，因为广西军民拼死抵抗，英勇杀敌，三易南宁城，形成拉锯战，经过一年多的艰苦抗战，最后还是把日寇赶出了广西。
但是到了抗战的尾声，也就是1944年下半年，由于日寇为了挽救失败的战局，要做垂死挣扎，企图打通中国大陆交通线，以便挽救陷入战争困境的南亚日军，不惜巨大代价，最后一搏，悍然发动了从河南，经武汉、长沙、衡阳、桂林、柳州、南宁通往越南的“豫湘桂战役”。桂林保卫战也由此拉开了战斗的序幕。
1944年初，日军再次发动“豫湘桂”战役，目的是想以水陆两路配合进攻中南半岛和东南亚一带，以完成对整个亚洲的军事占领。这次战争先从河南开始，1944年4月到5月，日军控制潼关以东的陇海铁路；6月18日，日军占领长沙；8月8日，攻陷衡阳；8月末，日军以第三、十三、四十、五十八等4个师团向湘桂线推进；9月5日，占领祁阳；7日攻占零陵、东安；8日，推进到湘桂边界的黄沙河；15日，日军第三师团从零陵南下道县；17日，占领永明、江华，虎视灌阳和龙虎关。至此，日寇10万大军压境，桂北战事一触即发。
桂林保卫战东线主战场之一的七星诸山。广西虽说是桂系的根基，湘桂战役爆发时，白崇禧也一直在桂林协调指挥，提出“固守桂林3个月”的计划，但未明确谁来防守。蒋介石则要求国民党93军守全州；桂军本地部队守桂林；粤军坚守柳州。9月，史迪威来桂督察美国空军飞虎队撤退事宜时，白崇禧还夸下海口说，桂林天险，广西民众组织严密，军队士气高涨，确保坚守半年没有问题。在白崇禧赴重庆申请调兵遣将期间，驻守广西的第四战区根据蒋介石、白崇禧的指示，也制订了桂林防御计划，以桂系31、46两军为守城部队，布置了4个师的城防阵地，利用石山、岩洞构筑坚固的防御工事。
可是9月13日，白崇禧由重庆回来之后，桂林的城防情况发生变化，白崇禧在桂林召开高层军事会议，修改了第四战区的城防计划。他认为“依城野战、攻势防御”才是上策，反对全军驻防桂林城池周边，困守一城，要把部分军队调出城外策应，由外围向城内包抄的方式更合理。但白崇禧调走的部队大多是他的亲信和主力部队，由此看来，重庆一趟，蒋介石不给增兵，他只能采取保存军事实力，免遭日军消耗的对策了，调走精锐部队，目的就是要保存桂系军队的实力。
当时桂林的城防工事，是把城周的石山、城墙连成一条环城防线，以伏波山、马鞍山、老人山、溜马山、将军桥、象鼻山等为火力支撑点。把漓江东岸作为一个独立的防区，以七星岩为核心，环周的石山建立连排阵地，互相以火力支援。
当时集结在桂北边境的是日军的第11军，作为侵略桂林的主力部队，兵力雄厚，装备精良，并且是以1个师团为1路，分6路进攻桂北。敌11军在桂北经过1个月的侦查、整训，以及作战补充给养到位后，于10月26日派出部分力量与从广东方向入侵桂东的日军23军同时发起进攻，企图合击柳州。10月底，日军在完成对桂林合围后，又以58、40、37师团及针支队（由敌218联队队长针谷逸郎指挥，由1个步兵联队、1个大队为基干，配备兵工、山炮中队等）等主力攻城，敌第3、13师团则绕过桂林配合敌23军团南下奔袭柳州。
10月29日，集结桂林城北的日军，在完成对桂林的合围计划后，于11月1日，绕过桂军坚守牢固的北面，在大炮的配合下，密集向漓江东面的猫儿山、屏风山一带的桂林守军独立据点发起攻击，首次与驻守东郊的守军部队正面展开交火，守城部队则在象鼻山等阵地的炮兵支援下，奋勇抵抗侵略日军，桂林保卫战从这天起正式打响。随后，日军继续从四面开始大规模进攻，其中在北面和东面阵地战斗尤为惨烈。在日军强大火力连续不断进攻面前，守卫官兵不怕牺牲，顽强地抗击着侵犯的日军。在中国守军的顽强抵抗下，各个阵地的日军曾多次施放毒气和窒息性的煤气，以及使用火焰喷射器等，致使桂林守军阵地一片火海，大量守军被烧死烧伤，不得不退守到能够隐蔽的山崖、山洞内。经过四天的激战，桂军的猫儿山、屏风山、普陀山等多个阵地大部分失守，战斗进入了白热化状态。
战斗进行到第5日，391团团长覃泽文本想夺回失去的阵地，亲率后备队一个营和机炮连，分头反攻屏风山和普陀山，终因山体岩石尖锐，无路攀爬，日军在山顶不断扔下手榴弹，攻了一天，也未能如愿。当天，日军坦克联队的35辆坦克也开到了桂林北郊，桂林保卫战处于更加不利的态势。
第6日，日军40师团的235联队对七星山阵地以火炮开路，火焰枪配合，使得整个阵地处在火烧炮轰之中，让守军阵地无处藏身，只能一面抵抗一面退守，日军很快攻占了七星山的一半，守军391团团部也被迫退守到七星岩洞内。
第7日，日军40师团占据七星山顶，后又相继攻下月牙山、普陀山、七星岩口一带，桂林守军顽强抵抗。8日，东郊主阵地七星山普陀峰也失守，部分守军及伤员800多人不得不撤退至七星岩中，凭借岩洞内复杂隐蔽的地形，继续抵抗一路追击到洞口的日军。敌人在不了解洞内情况，不敢强攻入洞，在双方僵持不下，趁天色开始变暗，洞内守军凭借掩体优势，对日军杀伤力更大的情况下，此时日军集中使用火焰喷射器燃烧七星岩洞口，迫使守军往洞内退却，日军继而向洞内施放瓦斯毒气，在洞内电讯联络中断，守军官兵除团长率10余人趁黑夜摸出洞外突围，得以逃生外，其余仍旧在洞内的守军，包括伤病员、后勤、医务、勤杂人员等800余官兵全被毒气熏死，壮烈殉国在岩洞内。1945年8月，桂林光复后，清理洞中骨骸共有823具。洞口守军还依旧保持着做卧射、跪射姿势，怒目睁视等状态。
在漓江东面独立防区各个阵地丢失，江东七星岩核心阵地也基本失守后，日军乘势追击，并加紧从四面合围桂林城，日军在东面的阵地，也南移至穿山、塔山一带，配合南面日军从南面进攻。
就在桂林保卫战战斗正酣，最为激烈的时候，从3日至7日，桂林本来这个时候已进入冬季，是属于少雨和无雨季节，可偏在这时，桂林却一反常态，连续几天下起了大雨，而且是越下越大，大雨天气不利于飞机飞行，也就妨碍了我方空军活动，这种情况下盟军战机也只来过一次，守军无法得到空中支援，也缺少强有力的后援保障。而日机则在4日和8日黄昏停雨片刻，抓住时机前来轰炸城内主要工事。而且在大雨的连续几天浇淋之下，也使守军在各个阵地前埋设的1万多颗地雷中，有许多不能爆炸。整个桂林保卫战进入第8天后，虽城北阵地还屹立不动，未被突破，城南据点有重兵把守，暂时也还坚守无恙，但由于江东防区抵抗瓦解，敌40师团已进攻至漓江之边，严重威胁着桂林腹部战局。至此，桂林保卫战形势急剧恶化。
11月9日，天公更加不作美，本来这个时候是漓江的枯水期，结果接连来的几天大雨，尤其是9日晚上罕见的一场暴雨，漓江河水陡然猛涨，在清晨天刚见亮，日军先头部队就趁漓江涨水隐没西岸铁丝网之机，驾驶冲锋舟和木船等渡江工具，从多段江面快速渡过漓江，攻破桂林守军在漓江西岸设立的第三道防线铁丝网。此时漓江西岸的守城官兵因守军人数较少，面对猛然突袭而来的众多日军，无法招架，根本应付不了短距离的大规模作战，只能凭借江边城墙各自为战，既而退守民房之内，与来犯之敌进行了残酷的街井巷战。
桂林城防司令韦云松虽然数次下令组织敢死队与入城日军争夺城内核心阵地，与敌较量数十次，当日下午，终因日军大量增援部队到达，我军牺牲惨重，城中据点大多丢失，败局已定，战事无法挽回。守城司令韦云松只好电报白崇禧请求弃城突围。当晚，还未等到白崇禧复电，突围即已开始。陆军第131师少将师长阚维雍在激战前就已经给家里写下“不成功便成仁”的遗书，决心誓死不撤退，当韦云松暗示各守军指挥官下令部队突围时，阚维。
雍根本不愿向下级各部下达撤退突围的命令，在左右为难，既不能让自己的士兵部下全部战死，又不能违背自己诺言的情况下，最后举枪自戕，以身殉国。
桂林城被日本侵略军攻陷后，部分守城的国民党爱国官兵与市民，自觉地组织进行保卫桂林的巷战，将誓死与桂林共存亡，浴血奋战，以身殉国。11月10日，残留在桂林城内的中国守军仍旧与日军巷战不断。至11日，桂林城枪声基本停息。至此，历时十多天的桂林保卫战结束。随后大部日军向柳州推进，柳州守军第62军未作抵抗，弃城撤退。日军于11日轻松占领柳州城。
桂林保卫战，本可以坚守更多时日，只可惜一场罕见的大雨，一个与时令季节反常的怪天气，却把桂林保卫战推到了不利的窘境。相反，却帮助了侵略攻城的日军。真是老天不开眼，天不助我也！由此可见，天气预报和天象观测对军事战略的影响也是相当大的。只可惜当时的防守部队很少有关注天气变化的，如果懂得天气变化，找准应对办法，也许桂林保卫战会打得更好些，持续时日更久一些。桂林保卫战中的怪天气，估计连白崇禧这个“小诸葛”也是没有料到的。
桂林保卫战的惨烈程度，在中国近代军事史上也是不多见的。据后来桂林城防司令韦云松战后所写报告《桂林防守军战斗要报》称：“桂林保卫战中，中国军队伤亡约9000人，日军伤亡6000余人。”另据《广西抗日战争史略》所引日军战报数据又称：“中国军队战死5665人，被俘13151人。日军没有公布自己的伤亡数字。据战后统计，中国军队最后突围出去的人约3000人。”
1945年7月，日军退出广西，桂林光复。光复后的桂林一片荒芜，人烟稀少，杂草丛生，放眼望去，满是断壁残垣，毫无生机，死寂一片。
1945年桂林光复后，市政府清洁队和工程队搜岩捡骨，抬出尸体823具合葬于普陀山霸王坪，碑铭“八百壮士”。1946年3月29日，在市体育场为守城牺牲的城防司令部参谋长陈济桓，31军参谋长吕旃蒙，131师师长阚文雍及八百壮士举行公祭大会。三将军墓亦移葬于八百壮士墓之右侧。墓前建有纪念碑、纪念亭。
抗日战争期间，整个广西大地上还涌现出许多血洒沙场的英雄男儿，如革命烈士何信、莫休、马毓鑫、蒋盛钴、秦霖、周元、钟毅、赵志光、阚维雍、陈济桓、吕旃蒙、吴展等等，上演了许许多多惊天地、泣鬼神的悲壮抗敌场面。
1944年11月，桂林被日本侵略者攻陷，侵略者在桂林犯下了令人发指的罪行。面对屈辱，桂林人民进行了英勇不屈的斗争。桂林城陷落期间，桂林人民没有在侵略者的暴行面前屈服，市民们通过各种方式同侵略者进行英勇顽强、可歌可泣的抗争。
桂林光复后各界为桂林保卫战牺牲的三将军及八百壮士举行的公祭仪式。
桂林文抗队舍生忘死挺进前线，发动民众抗日，激励抗日将士杀敌。
守城的国民党爱国将士与敌人浴血奋战，三将军和八百壮士以身殉国。
市民们不甘做亡国奴，同仇敌忾，或赤手空拳，或拿起武器，奋起抗击侵略军。
中国共产党领导的抗日武装，积极抗战，神出鬼没地打击敌人。
这些斗争反映出桂林人民强烈的爱国主义精神，桂林人民的抗日斗争同广大国土上的抗日战争汇成了波澜壮阔的中国人民抗日战争的伟大历史洪流。
经过中国人民英雄的八年抗战和巨大的牺牲，中华民族的抗日战争最后于1945年8月15日，以日寇无条件投降而宣告结束。1945年7月28日桂林光复，沦陷共259天的桂林城，又回到了桂林人民的怀抱。
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