1945年4月，日本本土已遭到盟军飞机轰炸，但日军仍然嚣张挣扎，日军本部制定“本土决战”计划，抽调5个师团3个外加独立旅团约8万人，由第20军司令官板西一良中将指挥下，妄图翻越雪峰山脉天险，占领芷江飞机场。发动了芷江作战，中方称湘西会战、雪峰山战役。中国方面，何应钦为总指挥，集结23个师总兵力20余万人迎敌，这场战役是中国战场的抗日最后一次进攻作战。
此次会战，国民党政府表示，“绝对不像过去一样，使日军有所幸获。”一再向官兵强调，这一仗只能打胜，不能打败。为了打好这一仗，国民党政府集结优势兵力和装备使用于该战区，全副美械装备精锐的新6军参战。
龙潭是雪峰山通向长沙最近的古驿路口，首先受到日军15000人兵力的正面进攻，日军除烧民房，烧祠堂，砸神龛，摧毁一切中国文化。还对龙潭妇女实施强奸，包括年过七十的老妪和幼女，427名受辱妇女有32人被强奸致死。村民吴文东被活剥皮，韩修承被日军割开喉管吸血充饥，妇女吴文秀被绑在树上，用刺刀划开额皮遮住双眼，泼上煤油烧死。中国军队在龙潭激战死守28天，与日军绞杀在一起的两个中国连队，宁愿被自己的战机轰炸，也要与日寇同归于尽。龙潭战役歼敌2000余人，700将士壮烈殉国。龙潭战役是整个湘西会战中最漂亮的歼灭战，龙潭的鹰形山被命名为英雄山。
第100军主力在放洞地区包围攻击，给日军以重创，伤亡严重，其残部700余人向东南突围至白马山附近，被守军围歼一部，残部400余人也全部被歼。第94军由长子向东北攻击，克武阳后，与日军增援部队激战，日军抵挡不住，向武冈、花园市撤退，被守军截击和围歼，该路日军也全部被歼。日军3000余人向新宁进攻，被守军所阻。向武冈进击的第26军一部，与守城部队夹击日军，日军付出重大伤亡后向东北溃退，遂解武冈之围。守军集中全力向东追击。
4月28日，中路突破的日军116师团遭中国军队包围，他们紧急向47师团求援。增援的日军遭受到73军火力招呼，也伤亡惨重。4月30日，73军韩军长命令反守为攻，日军47师团在73军的狙击下完败。
5月1日，日军集中所有火力进攻武冈西门。王耀武命令武阳的44师一部立即增援。日军突遭44师袭击措手不及。武冈守军也全部出城夹攻日军。武冈之战，中国军队一个营的兵力与拥有坦克重炮的10倍之敌，血战七天七夜，力保千年古城武冈不失，创造抗战历史上的一个鼓舞士气的胜利。
5月2日，第5师主力强攻日军马鞍山主阵地，日军抵挡不住进攻纷纷向核心阵地退却。第44师将日军压缩至数里的区域内。5月3日，国军二师发动总攻，日军58旅团拼死抵抗。国军冲入指挥部当场打死200多名各级军官，旅团指挥全然瘫痪。国军趁机强攻，日军整个旅团全线崩溃。5月6日，蒋介石二次下令何应钦开始总攻。
5月10日，日军板西司令命令116师团全军撤退。此时王耀武作出了错误的判断，他决定让军队休整一天之后再向日军发动总攻，这是本次会战最大的失误。机会稍纵即逝，此时116师团已经接到全军立即撤退的命令。最终只歼了日军殿后一个联队的一千多人，错失歼灭日军116师团的最佳良机非常可惜。
5月13日，芷江空军出动P51野马战机对被包围的日军进攻轰炸，同时国军各部也发动猛攻。日军重广支队全面溃散，分头逃窜。惊慌失措的日军跪在地上向机翼上有青天白日徽章的挥动白旗以求保命。最终重广支队全军覆没，只有少量残兵和47师团汇合。
日军不甘失败，5月21日拂晓，日军217联队出动1000余人开始进攻芙蓉山的狮子山高地，在重炮的掩护下日军一个大队首先渡江。防守狮子山的9连凭借优势地形反击，中国空军10架飞机也向江中日军扫射，日军伤亡惨重。夜晚，日军趁着夜色以全部主力进攻，渡江后开始攻击狮子山阵地。此时国军狮子山工事几乎被日军炮火全部摧毁，守军抵抗几小时以后退守芙蓉山主阵地。
5月22日凌晨，日军发射炮弹2000余发将芙蓉山工事摧毁过半，以一个大队兵力冲击芙蓉山碉堡。守军与日军展开白刃战，双方厮杀1余0次，中国守军最终击败日军。
5月22日晚，日军集中217联队余下1000人，再次从三面攻击芙蓉山阵地，再次受创。6月1日，47师团余部全线后撤。至此，日军各部全线退回湘西会战之前地域，长达55个昼夜的湘西会战到此结束。此战歼灭日寇28174名，中国军队伤亡8000余人。比日军伤亡人数的三分之二还少。
湘西会战是抗日战争中的中日最后一次会战，也是日军在中国败得最惨的一次。日军全面败退。这次战役，1000人被国军围困后绝望自杀，日军一个旅团、四个联队被全歼，一个师团被重创。国军还夺得日军军旗90多面，俘虏日军447人，其中军官42人。
参加过这场抗日战役的湖北一位老兵叫李经煜，多年的战斗生涯中，他记忆最深刻的是雪峰山会战中重要隘口“枳木槽”战斗，这里是雪峰山山脚下一个双方军队争夺的焦点。是王耀武部防守的。李经煜说电视里演的都是假的，真实的战场上，人死的实在太惨了。他看见身边战友额头中弹后倒在地上，手还在不停地抓和挣扎，抓得满手都是血，抽搐而亡，惨不忍睹。李经煜回忆说，当时打死的日军太多了，数不过来，尸体堆积成山，即使过了半年后，在旁边的村子里，也能闻到腐烂的尸臭味。
老兵李经煜
1949年1月，李经煜随部队参加了起义。后来，他每月能领到500元的补助，再后来补贴有了很大的提高，每个月都有上千元的补助，老兵很知足了。也不知道这位老兵是否还健在。
战后，几个幸存的日本老兵来到当年战场，向当地百姓鞠躬，不停道歉：我们有罪，我们有罪。
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