12月19日，荣誉第一师猛攻653高地。郑洞国在回忆录中说：
这个高地为昆仑关东北之要点，可以瞰制整个昆仑关战场，有二百余名日军据险死守。从拂晓起，本师左翼第三团组织多次冲锋均未奏效，伤亡较大，日军趁我军攻击顿挫发动逆袭，双方激战甚烈。在此关键时刻，我军连长杨朝宣、排长杨明率突击队，携带刺刀、手榴弹冒死突入敌阵，与敌短兵相接，将敌大部歼灭，终于控制了这个重要制高点。日军恼羞成怒，在飞机掩护下不断向653高地发动逆袭，并对我老毛岭及441高地守军猛烈反击，激战整日，但均被我军击退，损失惨重。日军为了挽回败局，于当日由南宁派出援军分乘40辆军车，强行通过我新二十二师在五塘的封锁线，驰援昆仑关。这股敌人的意外到来，加剧了我军的作战困难。
昆仑关已成一片焦土。而在昆仑关上空，中日双方的空军也开始混战。
12月19日，中国西路军第一三五师和第一七○师一部向高峰隘发起攻击，但未能突破日军阵地，反被日军增援部队绕到第一三五师侧后，形成对第一三五师的两面夹击，第一三五师遂向后撤退。第一三一师、第一八八师和第一七○师一部则切断了日军由南宁、龙州向北增援的道路。东路军第一七五师和新十九师破坏日军后方交通联络，策应昆仑关方面的作战。战局一片混沌。
12月20日清晨，第二○○师猛攻昆仑关。郑洞国在回忆录中写道：
七时许，我战车一度突入昆仑关，步兵也从东、西、北三面逼进守关之敌，但日军顽抗不退，在空军配合下拼命反扑，终使我军立足不稳，不得不退出昆仑关。此后我军一连强攻两日，均未能拿下关口，且有较大伤亡。
攻下的阵地又失守，让中国官兵扼腕叹息。许万寿回忆，在阵地上，石头帮了敌人攻击的忙。“敌人的炮弹打到石头上，石头炸开成石片子，也变成炸弹了。阵地大约占了两三个小时，到天黑的时候，敌人就把阵地又拿下来了。第五军战友们退下来，没有退到原来的攻击出发地，就退到山腰。”
第五军官兵在山腰稍作休整之后，再次向山顶发起攻击。“反正就是反复争夺，”许万寿说，“这个时候，第二○○师也好 ，新编第二十二师也好，荣誉第一师也好，经过长时间的战斗，伤亡不小，也很疲劳了。”
12月22日深夜，由于战事陷入胶着状态，中国军队的进攻随时都有可能因敌人得到南宁方面的增援而前功尽弃，杜聿明决定调整作战方案，采用要塞攻击法，集中优势兵力夺取昆仑关周围的几个重要高地，最后再解决昆仑关之敌。
12月24日，荣誉第一师第二团突击营经过肉搏战，攻下日军的重要支撑点——昆仑关西北的罗塘高地，突击营仅剩下数十人。蒋介石复电郑洞国：“昆仑关之得失，影响于南宁作战者极巨。该师激战七昼夜，卒克要点，具见该师长指导有方，将士用命，深用嘉奖。仍希本一贯精神，以歼顽敌，完成任务为盼。”
当天，日军第二十一旅团在增援昆仑关途中，旅团长中村正雄遭中国军队炮击，次日凌晨死去。
临死前，中村正雄在日记本上写道：“帝国皇军第五师团第二十一旅团，之所以在日俄战争中获得了‘钢军’的称号，那是我的顽强战胜了俄国人的顽强。但是，在昆仑关，我应该承认，我遇到了一支比俄国更强的军队。”
