9月30日，日军第106师团先头部队已抵达万家岭、哔叽街一带，与第59师展开激战。10月1日至3日，第4军附第58师向万家岭、哔叽街一带之敌发动连续攻击。日军后续部队逐次到达，实施反击，并以飞机轰炸，双方伤亡均重。至4日，双方在小金山、万家岭、张古山一带反复争夺，战斗十分激烈。
日军第106师团主力全部进至万家岭地区时，薛岳从三个方面抽调的部队也已向万家岭靠拢，基本形成了包围态势。由于瑞武路方面日军第27师团已占领罗盘山，正向箬溪东开进，薛岳命令瑞武路方面转来的李汉魂所部，向柘林以北地区转进，阻击从罗盘山东进的第27师团，不使其与第106师团会合。
10月5日、6日，日军第106师团在其海军航空队，和陆军飞行团连续轰炸掩护下，集中全力向长岭、背溪街、张古山、狮子岩等处阵地猛攻，但被中国第74军等部击退。
薛岳认为歼灭当面日军时机已成熟，决心围歼突入万家岭之敌——日军第106师团。
10月6日，吴奇伟来到前线设立指挥部，当天下午下达命令：
（1）各军展开于金娥殿、公母岭、小金山、张古山之线，于7日12时前完成攻击准备，16时发起总攻；（2）第66军应置重点于左翼，向石堡山攻击，奏效后即向左旋回，以哔叽街、箭炉苏、大金山为到达线，与第4军及第47军协力将万家岭、田步苏之敌包围歼灭；（3）第4军应派兵一部向石头岭一带游击，并掩护第66军之右侧，军主力应确保现阵地；（4）第74军向西北攻击，左与第139师第715团联系，防敌向南突进。
吴奇伟的意图是：第66军从北，第74军从南，第90师从东，第91师从西，四面围攻万家岭地区的日军。
为了鼓舞全民的抗日士气，国民政府加强了宣传力度。武汉各报头版头条报道了万家岭围歼日军第106师团的消息，称之为“又一个台儿庄”。
消息传到东京，日本朝野皆惊！
天皇裕仁当即召见陆相板垣征四郎，责问：“第106师团被围的事，为何不早一点报告？你告诉畑俊六，皇军没有整个师团被歼的战例。如果第106师团被歼，是帝国最大的耻辱。我不管他用什么办法，一定要把第106师团营救出来。”
板垣将裕仁的指示告诉畑俊六。他从松浦师团长迭电告急中已知，“第106师团伤亡惨重，弹尽粮绝，已组织不起