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，37 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 15 万余人，其中牺牲 8000 余人，受伤 7000 余人。日军的伤亡也突破了 15 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。
67 军将士利用这个机会，不断调整部署，为撤退创造条件。
清晨，隆廷锡军长下达了撤退命令。67 军剩余的 11 万余名将士，在安庆机场中国战机的空中掩护下，开始有序撤退。
中国战机对日军的阵地和追击部队进行了轰炸和扫射，有效延缓了日军的追击速度。同时，67 军提前布置的地雷也发挥了作用，日军在追击过程中，触雷伤亡惨重，不得不放慢追击速度。
67 军剩余人员顺利撤往湾沚。在湾沚，67 军短暂停留，补充了部分弹药和物资后，继续向铜陵方向撤退。
日军在后续的追击过程中，由于受到中国战机的不断袭扰和地雷的阻碍，始终未能追上 67 军的主力部队。最终，67 军成功撤往铜陵，进行休整。
宣城保卫战从 12 月 6 日开始，到 12 月 24 日结束，历时 19 天。
67 军 3 万将士以伤亡近 19 万人的惨重代价，歼灭日军近 2 万人，成功坚守宣城 19 天，为南京保卫战争取了宝贵的时间，也打破了日军快速封锁中国军队南翼后路的企图。
在这场战斗中，67 军将士展现出了顽强的战斗意志和崇高的爱国主义精神，他们用自己的生命和鲜血，谱写了一曲悲壮的抗日战歌。
日军第 18 师团虽然最终攻占了宣城，但也付出了惨重的代价，部队战斗力受到了严重削弱，不得不进行长时间的休整，这在一定程度上延缓了日军对南京的进攻速度，为中国军队在南京及周边地区的部署和撤退争取了更多的时间。
南京的最后时刻，周青云组织大撤退。
周青云命令舰队和安庆机场的飞机集中所有火力，轰击追击的日军步兵集群，掩护岸上部队登船。
部署在幕府山和码头的127高射机枪组成密集火网，奋力抗击着前来轰炸的日军飞机，但仍有多艘运输船和护航军舰被击中，沉没在冰冷的江水中。
场面一度失控，一些部队争抢渡船，秩序大乱。周青云亲自坐镇下关码头，他的卫队手持花机关冲锋枪，组成了警戒线。
一名中将师长试图强行带领亲信登上一艘准备运送伤兵的船，周边的人看到他的军衔高不敢阻拦，这时被附近周青云赶过来当场喝止。
周青云一看，是88 师师长孙元良。南京保卫战期间，88 师负责防守雨花台，雨花台阵地被突破后他无视周青云的命令带头脱离部队逃跑，情节极其恶劣。
教导总队总队长桂永清、参谋长邱清泉也想临阵脱逃，但被63军军长向子毅阻击，周青云允许桂永清、邱清泉先撤退，但必须组织部队一起走，孤身逃跑一律严明军法；随后，117师师长田阁毅在周青云要求下后撤，掩护教导总队先撤；之后，117师在大量地雷和安庆机场空军掩护下顺利撤退。
之前周青云想找到孙元良进行严惩，但他跑的太快没找到，没想他这么快跑到下关来了。
“孙师长，你的部队在何处？”周青云厉声质问。
“部队……打散了……”孙元良面色惨白。
“临阵脱逃，弃部队于不顾，按律当斩！”周青云眼中寒光一闪，毫不犹豫地拔出手枪，“砰”的一声枪响，孙元良应声倒地。
码头上瞬间鸦雀无声。
“再有违抗撤退序列，争抢渡船者，无论军衔，格杀勿论！”周青云冰冷的声音回荡在江边，迅速稳定了秩序。
孙元良的死震撼了其他部队，尤其桂永清、邱清泉等人；南京卫戍司令部副司令长官罗卓英、刘兴，参谋长周斓等人也没想到周青云敢众目睽睽之下亲自枪毙一个中央军的中将师长。
随后，周青云让罗卓英、刘兴、周斓等人如实向武汉的蒋某人汇报他将孙元良明正法典。
桂永清、邱清泉等人听到周青云的狠辣，于是老实组织部队有序渡江。
随后几天，周青云带着洞庭湖分舰队的2个团陆战队守在下关码头维护秩序，先后击毙2名少将旅长、5名上校团长，至于强行强渡或带头扰乱军心的上校以下军官达20余名，并把尸体挂在码头以示警告。
有名团长只带了4人过江，说是部队打散了，他不是逃兵、也没有扔下部队逃跑，但是之前周青云规定“凡中校以上军官，独身或只带几个卫士过江的，一律枪毙”。
尽管当时很多人求情说对方在淞沪会战打仗很勇敢，请周青云网开一面；但周青云知道此时非常时刻，为了严明军纪顺利撤退，只能一刀切以免有人后面钻空子，于是周青云还是将这个团长枪毙，但是让他的4个手下带着尸体走了、没有曝尸。
大部分部队得以撤出后，周青云命令炮兵将无法带走的火炮和剩余炮弹全部炸毁，震天动地的爆炸声是留给日军最后的“礼物”。
他的嫡系部队，第六十三军和第六十七军的一个团，且战且退，逐步向码头收缩。
最后阶段，周青云将库存的步枪、子弹和手榴弹分发给不愿离开南京的青壮年，“南京就交给你们了，”他对那些眼神复杂的人群说，“是玉石俱焚，还是潜伏待机，你们自己抉择。”
这是他能为这座城做的最后一点事。他无法改变城市即将陷落的命运，但他希望，这些散落民间的武器，能在未来的黑暗岁月里，点燃零星的反抗之火。
周青云命令部队，在市区的街道设置层层阻击阵地。
“告诉各连，充分利用街垒和建筑，逐屋争夺，但要掌握节奏，不要死守一点。”
他转身对工兵主任说：“地雷布设得怎么样了？”
“司令放心，主要街道都布了反坦克雷，小巷子里全是步兵雷。够小鬼子喝一壶的。”
果然，上午十时，日军第六师团一个中队沿着路推进时，领头的一辆坦克触发了反坦克地雷，巨大的爆炸将坦克炸翻。