1945年1月，日本大本营制定《帝国陆海军作战计划大纲》。要求中国派遣军继续保持进攻态势，向鄂西北的老河口和湘西的芷江进攻。以夺取上述两地的机场，摧毁中美联合空军基地，从而逼迫国民政府屈服。
担任芷江方向作战任务的是第6方面军第20军。但该军所属部队仅警备就已经感到兵力不足，根本无法集中兵力向芷江进攻。为此日寇大本营从本土抽调第47师团划归第20军指挥，将第1、第2野战补充队改编为独立第81、第82混成旅团，还从第64和第116师团中抽调骨干人员，与刚从本土招募的17岁少年兵组建第86、第87旅团和第2警备队。
1945年3月，日寇第20军拟定作战方案：东线第116师团、第47师团第131联队在衡阳以西的宝庆地区集结，首先向湘西雪峰山进攻，歼灭附近守军。尔后向芷江方向突击，攻占、破坏其航空基地。南线第68师团第58旅团在东安集结，策应第116师团的进攻，并在武冈地区寻找歼敌时机。第47师团主力计划于5月上旬抵达，随即投入芷江方向的作战。
鉴于豫湘桂溃败中指挥混乱的问题，国民党军事委员会于1944年底成立陆军总司令部，由何应钦任总司令，下辖4个方面军。
王耀武指挥的第4方面军以芷江为基地，与守卫黔北的第3方面军一道拱卫重庆的东南方向。
1945年3月，日寇开始在全县、宝庆、衡阳集结兵力，守军判断日寇可能对芷江地区发动进攻。遂命令第4方面军做好迎战准备，第27集团军以第26军守备龙胜、主力进至武冈地区，协同第4方面军作战。
1945年4月9日，日寇第116师团先头部队第109联队第1大队渡过资水，第131联队开始向永丰地区以东集结。国民政府判断日寇的进攻即将开始，遂于4月11日下达作战命令。至此，湘西会战拉开序幕。
出乎坂西一良中将意料的是，即使是两个主力师团，依然打得十分吃力，中国军队的战斗力超出了日本人的预计。第47师团刚攻下益阳，中国守军居然来了个以攻对攻。
4月19日起，双方全线展开激战。突入纵深大黄沙的日寇第116师团第109联队与第51师和第19、第63师各一部激战4天，战斗异常惨烈。
4月22日，第116师团其他两个联队分别进至高沙和山门，与第74军暂6师激战。在战线左翼第58旅团遭遇第74军第58师。在战线右翼，第47师团第131联队和第73军激战。
此时，北面的第69旅团被第18军击退，改为守势。4月24日，陆军总司令部命令第18军南下，会同其他各军围歼西犯日寇。
至4月25日，日寇的战线开始松动，其第109联队损失巨大，战斗人员仅剩下546人。第116师团其他两个联队则被死死钉在山门和高沙，其他部队也停滞不前。而且中美联合空军频繁出动，日寇后勤补给和部队机动都大大受限。
4月28日，日寇第47师团主力抵达战场，但第20军司令坂西一良没有将该部投入战场。此时他意识到对面守军实力雄厚，战局对己方非常不利。他命令第47师团就近在宝庆构筑防御工事，以应付紧急情况。
坂西一良的嗅觉的确灵敏，双方在雪峰山地区激战的时候，第18军已经从北面进至安化；第94军则从南面进至绥宁。日寇各路进攻部队的势头逐渐衰减，两翼的安全受到威胁。
4月30日，第73军军长韩浚见日军已到强弩之末，下令转守为攻，两个师只用三天时间，便把日军赶出了占领没多久的洋溪桥阵地，逼他们退回到资水河边。
最后再说说中路第116师团，该师团分兵三路，目标是芙蓉山阵地。芙蓉山是通往雪峰山和芷江机场的关键阵地，拿下这里，日军才能打通补给线，有利于下一步攻取芷江。
在外围的岩口铺阵地，日军一个大队1000人围攻守军57团的一个连。激战12天，守军伤亡48人，却击毙日军190人，包括田丁由五郎大尉。岩口铺之战对日军的震撼极大，真切感受到了中国军队的强大战斗力。
日军所有攻击部队中，战绩最好的是第109联队，在4月16日占领芙蓉山外围的青山界，这是日军突进最远的地方。不过，第109联队的好运也就到此为止了。
4月29日，中国第19师一个反击夺回青山界，毙敌400余人。与此同时，中国军队已经形成对第109联队的合围，不要说继续推进，这个联队自身恐怕都难保了。
5月1日，第4方面军开始反击。第18军和第94军从南北两翼向日寇逼近，日寇第20军司令坂西一良于3日命令各部停止进攻，转为守势。
随后他向第6方面军司令部请求增派2～3个师团，以便继续向国军发动进攻。但第6方面军也无兵可派，拒绝了坂西一良的要求，同时命令第20军继续向芷江进攻，打乱守军的部署。
5月4日，对战场态势更了解的坂西一良下令部队后撤至山门、花园一线整顿部队。
同一天，国民政府陆军总司令部也下达了转入攻势的命令：新编第6军所属新编第22师进至江口，担任正面防御；第3方面军第94军和第4方面军各军密切协同，于15日前在宝庆、武冈两地区包围歼灭日寇，第10集团军在左翼拒止当面之敌，掩护攻击部队侧翼。
5月6日，陆军总司令部补充命令：各部务必在8日前发起进攻，在雪峰山东路围歼日寇。
同日，日军右路的第64师团同样没有取得任何战果被第18军连同几个杂牌师打得晕头转向，不得不退回出发地，自然谈不上策应中路作战。
5月13日，第74军和第94军击溃第58旅团，攻占高沙，并将第58旅团第217联队一部包围歼灭在高沙西北地区。第100军重创第116师团第109联队，并将其包围在大黄沙附近。第73军在南山寨捕捉到日寇第131联队，并将其包围。
南下的第18军第18师以急行军插向大桥边，将西援的日寇第47师团主力阻止在顺水桥一带，第11师和第118师进至山门、六都寨，形成日寇东撤路线上的第二道封锁线。
中国第5师15团在当地少数民族的配合下，从小路绕到日军纵深，突袭第58旅团指挥部，当场打死200多名各级军官，旅团长侥幸逃脱，但该旅团随即陷入混乱，被中国军队四面包围。
5月9日，中国派遣军司令冈村宁次已经承认芷江作战失败，下令终止芷江作战，同时命令各部队撤回原驻地。接到命令后，第116师团和第58旅团各部开始东撤。然而在国军层层阻击和追击下，撤退行动极为艰难。
至5月15日，第116师团和第58旅团仅撤到金龙砦附近，仍然没有摆脱国军的唯独。只有第131联队在第47师团迂回一部的接应下脱险，开始向宝庆撤退。
包围第109联队的是第100军，经过十天的连续攻击，至5月13日终于完全歼灭这个联队，联队长泷寺保三郎被击毙。随后，第100军协助第74和第18军打算围歼第116师团。
由于第74军在洞口阵地延误了一天，才使第116师团逃出包围圈，有人认为是总指挥王耀武的失误，但也有人称是陆军总司令何应钦故意给日军留下一条生路，以尽快取得会战胜利，好让蒋介石向盟军报功。
6月7日，被围日寇陆续撤至宝庆。双方恢复战前态势。至此湘西会战结束。此役日寇伤亡2.4万人。
雪峰山保卫战歼灭日军近三万人，我方伤亡二万余人。此战过后，日军在中国战场，由战略进攻转为战略防御，再也无力组织像样的进攻，战略上彻底转为守势。
