横山勇于27日下令将宜昌的53艘运输船撤退到武汉，同时部署日军集中剩余全部力量发动最后一次对石牌的猛攻。
在宜昌的各类机动船只53艘，约为1万6千吨，由汉口第2停泊场司令里见今二大佐指挥，于5月27日由宜昌下航，当晚至沙市，28日由沙市抵监利而去汉口。
由此，日军鄂西会战最次要的目的达到了，他们拿到了运输船。
这边日军不愿意放弃到口的肥肉，仍然对近在咫尺的石牌发动最后的猛烈攻势。
27日，日军已经接近石牌主阵地，驻守石牌要塞的11师官兵已经听到二三里外震耳欲聋的枪声炮声。
放眼望去，以日军第3师团，第39师团为核心的不下6万日军，满山遍野的杀向石牌。
11师只有8000多人，见日军势大，胡琏也没有守住的十足把握。
当天，胡琏为了避免日军远距离炮火打击，下令主力隐蔽在石牌要塞主阵地的北门冲、三官严、四方湾一带的阵地和山洞中，等日军到近距离再开火，防止提前暴露目标。
具体为31团防御要赛前最外围阵地，第32团驻守要塞核心阵地。33团位于要塞两侧防止日军侧翼包抄。11师师部和要塞守备部队留在石牌要塞中。
由于见日军装备不下百门大口径火炮，胡琏命令要塞重炮42团待命，随时开炮增援一线。
知道到了决战时刻，胡琏为了鼓舞士气，下令祭天。
27日当天在石牌要塞举行了祭天仪式。胡琏沐浴更衣，穿上全新军服到凤凰山顶，亲自念诵祭文：
陆军第十一师师长胡琏，谨以至诚昭告山川神灵
我今率堂堂之师，保卫我祖宗艰苦经营遗留吾人之土地，名正言顺，鬼伏神钦，决心至坚，誓死不渝。汉贼不两立，古有明训。华夷须严辨，春秋存义。生为军人，死为军魂。后人视今，亦尤今人之视昔，吾何惴焉。今贼来犯，决予痛歼，力尽，以身殉之。然吾坚信苍苍者天必佑忠诚，吾人于血战之际胜利即在握。
此誓
大中华民国三十二年五月二十七日正午
最后的4天
28日，日军第3师团和第39师团以兵力优势，突破32军第5师在长阳县高昌堰的阵地，终于杀入石牌主阵地，同11师开始交手。
日军第39师团先锋231联队和232联队的2000多人，在山炮和飞机的掩护下，于中午首先对最外围的11师31团阵地发动猛攻。
18军11师百战成钢，绝对不会给日军好果子吃的。
当天，日军以2000多重兵，猛烈攻击31团3营驻守的最外围南林坡。
在兵力5倍优势，火力10倍优势之下，居然被3营整整阻挡到黄昏。
第3营第8第9连全体官兵，在上阵地之前，就没有准备活着离开。这些英勇的战士们依靠地形优势和预设坚固工事，顽强击破日军前后五次大规模冲锋，让敌人丢下累累尸体。
最终两个连300多人几乎全军覆没，阵地才被日军占领。
令人震惊的是，驻守南林坡中央阵地3营第7连，明明看到侧翼阵地被日军攻占，日军已经突入自己后方，本应该放弃阵地撤退以自保。但该连在营重机枪排和迫击炮排支援下，死战不退，以火力侧击日军大部队。
日军为了进攻石牌核心阵地，就必须拔掉这个钉子。他们用山炮步兵炮猛烈轰击，又调动5架飞机来炸，造成第7连惨重伤亡。7连阵地几乎被轰为平地，连阵地上的茅草都被炸得一颗不剩，二排排长阵亡，迫击炮排炮手全部牺牲，重机枪排死亡惨重。
幸存的士兵依靠天然山洞掩护，死战不退，接连击退日军十多次袭击，居然坚持了整整四天之久，到31日日军全面后撤为止，7连始终没有后撤一步。
而31团第3营全营官兵包括伤兵，仅剩下40多人，还不到全营满员的十分之一，由此可见战斗的惨烈程度。
日军28日的攻击很不顺利，除了11师阵地，其余国军也大体守住阵地。
日军见情况不妙，在29日全线增兵。
除了仍然由第39师团猛攻石牌核心阵地，同11师血战以外，第3师团继续攻击石板河一带18军覃道善第18师、刘云翰第5师。
野地嘉平的野地支队，也就是第39步兵团，急行军赶到卷桥河以北，攻击北斗山南麓。
第13师团一部放弃太史桥争夺，试图迂回到石牌主阵地助战。该师团的3个联队又被32军孙定超的第139师在木桥溪死死拦阻，直到石牌战斗结束，也没有能够靠近石牌一线。
29日拂晓，日军第39师团就分兵两路，全线猛攻11师石牌主阵地。
最外围的牛场坡、朱家坪是日军攻击的主要目标。
牛场坡、朱家坪从地形上来说，都是易守难攻，山势崎岖，树木很多，日军重武器难以发挥威力。
不过，日军毕竟兵力雄厚，火力强于国军一倍有余。日军以猛烈山炮和步兵炮火力为掩护，波浪一般连续冲击这两个阵地。
苦战整个上午，11师31团寡不敌众，牛场坡首先丢失，随后朱家坪也被日军占领。
胡琏得知两个阵地丢失以后，立即命令31团团长尹钟岳乘着敌人立足未稳，率部反攻。
尹团长当时已经45岁，不是小伙子了。让日寇没想到的是，尹钟岳团长居然亲自率部做敢死冲锋，经过2个小时残酷血战，终于夺回部分阵地。
与此同时，32团和33团阵地也受到日军全面攻击。
日军39师团一部从侧翼迂回攻击，遭遇33团。两军混战，33团死守每一个阵地，人死全光了阵地才会失守。
第2营营长游国祯率全营死守要塞南侧要道，在日军炮火猛烈攻击下，该营伤亡很大，游营长本人也身负重伤，一枚日军飞机投掷的炸弹就在他身边爆炸。
副营长让他赶快到后方治疗，但游国祯营长不但拒绝撤退，反而抢过一挺捷克式轻机枪亲自向日军射击。全营好不容易击溃日军的这次攻击，敌人退下去以后，官兵们才发现游国祯营长已经流尽了最后一滴血，死时仍然保持着拿机枪射击的姿势。
日军激战半天，伤亡惨重，进展不大。
日军第39师团长经过分析，决定主攻四方湾的11师第32团阵地。
因为第32团四方湾阵地处于外围阵地和核心阵地的中间，一旦被攻占，就可能导致11师整体防御崩溃。
面对日军数千主力猛攻，32团誓死防御，但敌人数量太多，一度战况惨烈之极。由于石牌一线地形陡峭，日军重炮几乎无法携带，仅能以75毫米山炮和70毫米步兵炮攻击，火力有着明显减弱。
日军见炮兵火力支持不住，要求空军给予支援，于是日军空军倾巢出动，每天均有几十架飞机长期在石牌一线盘旋投弹扫射。
此时中美联合空军实力还很弱，尤其战斗机性能较差，还不如日军。所以中美联合空军仅能对日军飞机进行骚扰和拦阻，减少日军轰炸的频率。
在日本空军和炮兵配合下，国军精心修筑的工事也难以抵抗。日军炮火过后，32团阵地面目全非，碉堡被炸平，铁丝网被炸飞，甚至很多战壕都被炸得只剩半米。
由于部分阵地被炸平，几个排的国军只能依靠阵地上的天然树木作为掩护。日军发现以后，对这些小片的冬青树林进行密集炮击和飞机投弹，不到半个小时，居然把所有立着的树木全部炸倒。这几个排的官兵自然伤亡殆尽，余下的却依然坚持不退，利用被炸倒的树木作为掩护死战。
32团官兵誓死抵抗，但伤亡惨重，一些阵地上几乎没有人可以作战，一度班长代替排长，排长代替连长指挥。
眼见日军势大，32团团长紧急向胡琏要求支援。
此时胡琏已经用光了所有预备部队，身边仅剩一个警卫班，还没有军官。
所有的军官，都已经被胡琏派到前线作战或者督战，仅剩32团副团长李树兰还在师部。李树兰为什么在师部呢？是因为他在之前战斗中负伤，回到师部进行包扎（野战医院设在石牌要塞）。
李树兰率领这个班增援32团，还没靠近四方湾，就看见黑压压一片的日军如乌云一样扑向32团阵地。32团官兵拼死反击，但日军数量太多，打退一层又上来一层。
李树兰心中一凉，日军兵力如此之大，他区区十几个人上去有什么用呢？怕是拼个几分钟，全班就完了。
只是，胡琏师长已经下命令，就算明知道没用也要拼了。李树兰带着这个班就往四方湾冲锋，准备拼死一个鬼子算一个，却意外的遇到一股友军暂编34师的败兵。这股约400人的败兵因为阵地被日军摧毁，又失去和团部的联络，正在自发后撤，一头撞到11师的阵地。
李树兰大喜之下，立即拦住他们，请他们协同32团防御。
这400多败兵也不是孬种，之所以撤退主要是失去上级的指挥。他们二话不说，立即加入了李树兰的增援部队，这样一个班就变为一个营。
这个营从侧后杀入四方湾，大大出乎日军预料。
双方血战一通，日军不敌，加上不知道国军增援部队到底有多少，慌忙撤了下去，四方湾暂时安全了。激战中，一发子弹擦着李树兰的头皮飞过，将头发上打出一条深深的焦痕。此战后被升为团长的李树兰事后笑谈：子弹再低5厘米，我的头盖骨就留在石牌了。
29日全天战斗异常惨烈，胡琏身边只剩几个副官和秘书参谋，一个战斗兵都没有了。
此时各线都很吃紧，友军暂编34师的天台观阵地被日军攻占，11师侧翼受到很大威胁。
下午，陈诚打电话来，询问心腹胡琏能否守住石牌要塞。
胡琏略加思索，认为真的没有太大把握守住阵地，只好诚恳的回答：成功虽无把握，成仁却有决心！
随后胡琏又说：请放心。我誓于要塞同存亡，以保持十八军的荣誉。
陈诚听了胡琏这句话，非常感慨，却也不好再说什么，只得挂断了电话。
29日全天，虽然11师官兵拼死防御，但毕竟只有8000人，而39师团兵力高达1万5000多人，数量是我方一倍有余。
激战全天，11师在石牌外围的阵地全部丢失，好在核心阵地尚且在控制中，却也受到很大压力。
只是，此时日军也非常困难。
到了29日，日军已经在鄂西连续作战25天时间，伤亡相当惨重，近2万人。
会战前准备的物资早已消耗殆尽，尤其是火炮的炮弹极度缺乏，一些山炮因为没有炮弹，只得留在后方。
而鄂西一带没有公路，后勤无法大量运输，同时国军小股部队四面袭击日军辎重部队，导致日军物资基本断绝。
如果此时不撤退，等到物资耗尽，战斗力锐减再撤退，必遭国军四面追击惨败。
横山勇于29日下达了各部于30日做最后攻击，如果不能得手就于31日全部撤退的命令。
30日，是决定日军鄂西会战胜负的最关键一天。
各部日军变得极为疯狂，孤注一掷发动此次会战以来最可怕的全面攻击。
胡琏也知道30天这天作战极为关键。但此时胡琏手上已经没有一个士兵可以补充到一线，只得于清晨将青天白日旗在龙凤山顶升起，以鼓舞士气。
11师官兵看到飘扬的国旗，士气大振，决心和阵地共存亡。
果然，天刚刚亮，第39师团以排山倒海之势，全线猛攻石牌第二线阵地八斗方、高家岭。11师官兵利用工事和山地地形奋力死守，轻重机枪全部开火，迫击炮以最高射速猛烈开炮。
日军似乎不考虑伤亡，前仆后继，攻击的波次竟然无穷无尽。
仅仅八斗方一地，国军守军2小时内毙伤日军超过千人，但日军攻势并没有减弱。一线日军军官挥舞战刀，指挥部队一波波敢死冲锋，几乎不计伤亡。
战斗到关键时刻，日军突然大量释放毒气。
八斗方守军没有防毒面具，以尿浇在毛巾上遮脸，又苦苦支持1个小时，大量官兵中毒气晕倒，阵地也丢了。
高家岭一线的战斗更为惨烈。
这一线的地形特殊，山地异常崎岖，敌我双方到能互相看到的时候，只有几十米距离，机枪和火炮几乎失去作用。
几次传统攻击没有成功以后，日军突然采用敢死攻击方法，以1个大队1000人，分多批次，波浪式连续挺刺刀冲击。
前一波和后一波距离不过50米，国军刚刚打完第一波，第二波立即杀到。
有意思的是，虽然日军人数不少，却没有一拥而上，反而分为10多批，每批不过百人左右。
为什么不一拥而上呢？因为没法这么做。
一来现代作战，人海战术行不通。1000多人如果以密集队列冲锋，被国军一顿机枪和手榴弹猛打，就会有大量杀伤，得不偿失。
二来这一线地形实在太狭窄，人多一点就根本无法展开。
一线能够铺开和国军正面拼刺的日军，最多也不过百人，那么在后面的人越多就越危险。这些人不但无法和国军作战，反而很容易受到国军迫击炮和掷弹筒的打击。
国军发现日军持刺刀扑过来时，双方相距不过50米。此时机枪和迫击炮也失去作用，国军只能迅速投掷一轮手榴弹，拦阻一下日军猛扑的势头，然后立即挺起刺刀反冲锋。
在国军军官命令下，国军守军1000多人全部上刺刀，迎着日军猛扑过去。由于国军装备较差，刺刀数量不足，一些国军战士并没有刺刀，就挥舞着大刀，枪托，甚至铁锹，十字镐，木棍冲了下去。只是由于同样的原因，国军也是分为若干批次，每次冲锋拼刺的人不过100、200人。
这里地形狭窄，两军一冲就彻底乱了，所有人挤在狭小的区域内拼命。
两军2000多人，分为10多批次杀作一团。一轮拼完立即有第二轮，前后数百把刺刀在阳光中闪耀。
此时拼刺部队和后方部队都已经无法开枪，日军重炮和飞机也无法攻击，所有枪炮声居然突然停了。较远处的国军不知情，甚至以为石牌这里停战了。
其实，战斗在无比惨烈的进行。
