此时的日军第 18 师团师团长牛岛贞雄中将，已经陷入了疯狂。接连损失三名高级将领，让他颜面尽失，也让他受到了上级的最后通牒，如果再不能攻占宣城，他将被解除职务。

牛岛贞雄决定孤注一掷，将师团所有的兵力和装备全部投入战斗，发起最后的总攻。

拂晓，日军第 18 师团师团长牛岛贞雄中将发起了最后的总攻。他将师团所有的兵力分为三个梯队，轮流对 67 军的阵地发起进攻。

日军的火炮和飞机也全部投入战斗，对 67 军的阵地进行了不间断的轰炸和炮击。

在城东阵地，日军第一梯队在坦克的掩护下，向 118 师的阵地发起冲锋。118 师将士凭借残存的工事，顽强抵抗。

沅式 20 机关炮对日军坦克进行射击，37mm 战防炮也不断发射穿甲弹，击毁了数辆日军坦克；日军的坦克难以进入到阵地内部。

在城南阵地，山田支队的进攻同样十分猛烈。119 师师长陈子弦率领部队与日军展开殊死搏斗。

在一处阵地，119 师一个连的士兵几乎全部牺牲，只剩下连长一人。连长手持冲锋枪，在战壕里与日军展开周旋，他凭借有利地形，先后击毙了 10 余名日军士兵，最终因弹尽粮绝，被日军包围。在生命的最后时刻，他拉响了最后一颗手榴弹，与日军同归于尽。

随后几日，67 军将士在伤亡不断增加的情况下，始终坚守着阵地。这几天的战斗，是宣城保卫战中最为惨烈的阶段。

67 军的不少部队已经伤亡过半，有的连队甚至只剩下几十人，但他们依旧没有放弃，继续与日军战斗。

在 118 师的一处阵地，一名团长曾向阳在战斗中被日军子弹击中了腹部，鲜血直流。

他捂着伤口，继续指挥部队战斗，他对身边的士兵说：“兄弟们，我们一定要坚持下去，为了国家，为了民族，我们绝不能后退！”

士兵们看到团长受伤仍在指挥战斗，深受鼓舞，纷纷拿起武器，向日军发起反击。最终，曾向阳团长因失血过多，壮烈牺牲。

在 119 师的阵地，狙击手何立川在一次狙击行动中，被日军发现。日军集中火力对他的潜伏位置进行射击，何立川不幸被日军子弹击中，身负重伤。

战友们将他抬下阵地救治时，他仍念念不忘战斗，对战友说：“一定要守住阵地，不要让小鬼子得逞。” 由于伤势过重，何立川最终还是牺牲了，他用自己的生命，践行了一名狙击手的使命。

截止到战斗快结束，67 军累计伤亡已达 1.5 万余人，其中牺牲 8000 余人，受伤 7000 余人。日军的伤亡也突破了 1.5 万人。

隆廷锡军长知道，继续坚守下去，部队将面临全军覆没的危险；在和周青云请示后，他决定实施撤退计划。

周青云首先与安庆机场取得联系，要求空军在撤退时提供空中掩护。同时，他命令部队在阵地周围布置大量地雷，以延缓日军的追击速度。

各部队接到命令后，开始秘密准备撤退。士兵们在夜色的掩护下，悄悄在阵地周围埋设地雷，同时将重伤员抬上担架，做好撤退的准备。

随后几日，67 军一边组织部队继续坚守阵地，一边加快撤退准备工作。日军虽然仍在发起进攻，但由于伤亡惨重，进攻势头已经大不如前。