，以第116帅团单独兵力难以突破守军阵地，决定改变计划，增加兵力，由军直接指挥攻城。冷第116师团从北、西两面进攻，第3师团一部由南面进攻，第68师团一部由东面进攻。调整部署后，预定25日发起总攻。

    11月25日，日军在20余架飞机支援下，由四面围攻常德。城西战斗最为激烈，第170团先后有3位营长牺牲，日军第3师团第6联队长中烟护一在城南被中国空军飞机的机枪击中阵亡。日军连续猛攻3日夜，城内外形成火海，尸骸枕籍，守军仍然英勇奋战。28日凌晨，日军第116师团一部突人城内。29日，西、北、东门的日军均突人城中，遂展开惨烈巷战。守军与日军逐屋争夺，伤兵皆裹伤继续战斗。血战至12月2日，第57师仅存500余人，仍固守城西南隅数据点艰苦抗击。在此期间，常德外围第六战区第18、第79、第73、第44、第74、第100军以反包围之态势，向日军第13、第3师团进攻。第73军于24日收复兹利，第100军于27日收复桃园。

    第九战区增援常德的部队最早到达的是由衡山来援的方先觉之第10军。遵照第九战区司令长官薛岳26日的指示，由右向左，按第190师、第3师、预备10师的顺序，并列向德山东西之线前进。日军第68师团和第3师团分由汉寿和常德城南向第10军进攻。27日，在益家冲东西之线遭遇，展开激烈战斗。29日，方先觉令第3师留第8团牵制当面日军，师主力由日军间隙突击德山，增援常德。30日夜，第3师攻占德山，日军多次反击，均被击退。12月1日，留第9团守德山，第7团钻隙挺进，突至常德汽车南站，因无船只，未能渡沉水与第57师会台，被日军包围，伤亡殆尽，仅少数人突围返回。第190师被日军第68师团阻止于益家冲以东地区，无法增援第3师。预备10师在益家冲与日军第3师团苦战，师长孙明瑾阵亡，副帅长重伤，至1日夜，全师仅存600余人。12月2日夜，常德城内守军第169团团长柴意新主动要求率部死守，以掩护师长突围。余程万率100亲人于3日未明突围而出，柴意新团长等于当日上午全部战死，常德失守，当日晚，困守德山的第190帅及其第9团已大部伤亡，团长张惠民亦已阵亡。师长周庆祥率残部于5日由德山突围。同日，由第九战区来援的第58、第72军及暂7师等陆续来到，由欧震指挥，开始反攻。8日晚，收复德山，肃清沉水南岸日军。

    12月3日日军占领常德后，第11军于6日接到中国派遣军的电令；“适时放弃常德，部队撤返原驻地。”12月11日晚，日军开始从常德撤退。12日夜，当其退至淬水北岸时，日本大本营“为了将来打通大陆交通线”，认为“以确保常德地区为有利”，令中国派遣军不要撤迟。中国派遣军总司令官佃俊六当即令第11军准备重新进攻常德。但第11军司令官横山勇认为部队已在严冬中作战月余，因受中国军队的有力抗击，部队平均已减员18％以上，目前第六、第九战区的部队战斗意志仍极旺盛，一直在主动寻找日军作战；而且从武汉至常德的兵站补给线太长，必将受到袭扰，部队恐难以保证供给，因而提出希望“停止这次作战，等明春作好准备后再开始”进攻。后又当面向中国派遣军参谋长汇报，“要确保沣水一线，至少需增加3个师团”。几经周折，最后，大本营同意撤军。12月18日，日军第11军各师团从沣水北岸地区开始向原驻地撤退。常德会战结束。

    此次会战，日军第11军统计，共伤亡4251人，内军官332人。日中国派遣军总司令官畑俊六12月18日日记记载为，“因敌坚固防守，致我军遭受很大损失，作战总兵力约为5万人，减员率达1万人”。中国军令部记述杀伤日军约2万人，中国军队伤亡约3万余人。日军第11