12月15日，城中守軍各師官兵損傷殆盡。為了能夠繼續堅持抵抗，劉建業下令將城內炮工輜部隊，政工，司令部幕僚及所有官佐雜役編隊，桂林警察亦編入部隊，由特務團副團長楊舟中校率領，投入戰鬥奮勇衝殺。所有各師師部殘存官佐，自副師長以下均親率部隊，於巷弄中反覆衝殺。桂林街上屍積如山，日軍亦為慘重損失震懾。此時，國軍彈藥己罄，炮兵將所有火炮拆毀埋藏，拿起步槍開始充作步兵使用。官兵們為了補充武器的損耗，開始搜尋民間武器，持刀刃長矛與敵周旋，傷亡愈加慘重。

12月16日，程式和城南方向兩路口，猴山隘，中心山，陽家山，將軍山等處守軍雖經堅決抵抗，終因彈盡糧絕，陣地被敵攻佔。鹽街、桂東路、東華門、桂花街、法政街、十字街已被敵人佔領，觀音閣、虞山廟、新碼頭、北門、西門、火車南站，德智中學各據點均已落入敵手。日軍正以南北夾擊合圍之勢，迫近我3洞山、寶積山、鐵封山、獨秀峰最後核心陣地，也就是城防司令部。城內守軍所能控制、挪動的空間只剩下了不足三公里的地方，司令部所能直接控制的部隊只剩下五六千人了。

劉建業在司令部裡向重慶軍事委員會發出電文：“彈盡人亡，城已破，友軍觀望不前。大街小巷混戰成一團。部隊官兵每一秒鐘都在流血，每一分鐘都有死亡；諸君為國效命，此其時也。職率各師長，指揮官，師附，政治部主任，參謀長等固守最後陣地，各團長劃分割槽域，扼守一屋，作最後抵抗，誓死為止，並祝勝利。國民革命軍萬歲，委員長萬歲，中華民國萬歲。職劉建業謹叩。”

發完電文，劉建業對在司令部裡的各位軍官說道：“桂林守是守不了了，你們不如放棄桂林突圍而出，以免被敵全殲。”

陳參謀長連忙問道：“我們突圍了，司令又當如何？”

“我當親率斷後部隊為各位斷後掩護，護送你們突圍出去。你們突圍出去以後，我也就可以實踐我自己的諾言了。”劉建業的G調裡透著一絲即將卸下包袱的輕鬆感。

“司令，你要是不走，我們是絕對不會走的。”陳參謀長說道。

“劉司令，你是知道我的遺書是怎麼寫的。難道你希望我最後食言自肥嗎？”闞師長摘下軍帽，拍拍了帽子上的灰，說道。

“我們自從浙江老家一起出來混世界，就一直是一同進退。你現在要一個人留下來，是什麼意思？”段師長一副很不滿的樣子。

“我們新20軍還從來沒有主動逃跑過。我寧可戰死，也絕不當逃兵。”邱師長也態度堅決。

“你們是奉我的命令撤退，怎麼可能是逃兵？”劉建業說道。

“這個時候放棄陣地撤退，就是逃兵，無論是有命令還是沒有命令。”邱師長說道。

“也罷，隨你們去吧，你們既然願意留下來陪著我一起死，就留下來吧。”劉建業無力地揮揮手。

防空，再度擊落日機一架。戰鬥一直持續到下午，姍姍來遲的空軍戰鬥機部隊才出現在久違的桂林上空，以效能佔據優勢的P51野馬戰鬥機將日軍效能一線落伍的機群驅散。守軍的壓力稍顯減輕。

重慶，黃山官邸。

“命令前線各部，不惜一切代價，奮勇前進，務必衝破日軍封鎖，與桂林城守軍取得聯絡，救援守軍部隊。”為了桂林戰局著急上火的最高統帥連續向前線部隊發去措詞嚴厲的命令。

“此次守衛桂林與蘇聯斯大林格勒之保衛戰價值相等，實為國家民族之光榮，各方援軍即到，務必苦撐到勝利為盼。”軍政部陳部長也向桂林守軍發去電報，要求守軍部隊繼續死守待援。

12月18日，守軍雖經反覆肉搏拉鋸，陣地仍然一部部被壓縮。日軍鼓足餘勇，冒著空中中美航空兵的密集炮火，向桂林守軍的最後陣地發起連續衝鋒。

衝進城來的一股日軍距粒劉建業的司令部僅僅一、二百米遠。陳參謀長帶領教導隊和司令部科室人員，在司令部附近同敵人廝殺。

司令部與各師的聯絡徹底中斷，城中到處都在展開巷戰，連傳令兵也無法出去聯絡。各部隊之間全部失去聯絡，官兵只能各自為戰。“斯時也，天地變色，*木含悲，人人只打算如何殺死一個敵人以找回本錢，殺死兩個便賺一個，並無一人退卻，亦無一人逃亡。

劉建業含著眼淚，哽咽著口訴電文：“

重慶。軍事委員會蔣委員長：

敵人今晨已由北門衝進來，城內已無可用之彈及可增之兵，危急萬分。生等只有一死為國，來生再見。