根据日军第21军进攻南宁的计划，其主力第5师团、台湾旅团，在广东之钦州湾（现属广西）登陆后，沿钦州至南宁的公路两侧地区，分三路平行向北进击，攻占南宁。
其中，中村正雄少将之第21旅团为中路，直接指向南宁，并予以占领。
及川源七少将之第9旅团为西路，从南宁以西的金鸡村、江西村进行迂回包围，攻占南宁。
盐田定七少将之台湾旅团为东路，由邕宁渡过邕江后攻向四塘，从东面迂回南宁。海军第3联合航空队，陆空军第21独立飞行队以航空母舰和涠洲岛机场起飞，配合作战。
不过日军这次进攻南宁的计划在开始前就已经被中国方面给截获了，此外日军在台湾的情报人员截获到美、英两国通报日军行动的情报，其中有“日本舰队，目前正在北部湾集结，对南宁作战不久似将开始”的内容。
此外一架英国飞机，突然在涠洲岛强迫着陆，日军对此作了很多猜测，多数认为，这是一次实地侦察。
驻广州的敌21军司令部，通过特种情报手段，知第4战区司令长官张发奎将军已完全清楚日军这次行动的企图，于是决定提前行动。
11月初，第21军的主力部队，以70多艘舰只组成的船团，冒着强风从三亚出港，驶向钦州湾。
随后日军第5师团的第9旅团利用大风雨、守军易于失去注意力的时候，在预定的钦州湾西岸企沙、龙门突然登陆。
防守在该地区的国军新编19师第56团发现敌情后，则全力抵抗，但敌登陆已获得成功。
夏威的第16集团军根据这一情况，当日令第170师由兴业西开南宁、第131师由容县开向西南的陆川和博白、188师由广东鹤山西开容县、135师由广东高明西开贵县布防。
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然而此时日军已经在登陆前线构筑了桥头堡，随后第5师团的第21旅团在钦州湾内的朱屋、茅岭、黄屋屯一带，台湾旅团在钦州湾东岸的榄尾地区相继登陆。
新编19师的56团经激战后，于16日19时退出防城，随之敌即分三路，沿着钦州至南宁的公路两侧，向前作平行推进。
其间守军175师、新编第19师虽在小董、大寺、贵台地区，进行层层抗击，但并未能阻止敌人。
接着第16集团军副总司令韦云淞至南宁指挥所，指挥该地区的作战。
日军兵锋强大，作战部队又是久经阵仗的老兵，战斗力强悍，很快这三路敌军便杀到了南宁以南约50公里的大塘、百济地区，即调整战线并作进攻南宁的准备。
国民政府军委会得知情况后，当即令直属之杜聿明第5军、姚纯的第36军、傅仲芳的第99军，迅速向南宁、柳州、宜山集中。
与此同时，日军继续向北进攻，经战斗后很快到达了河宽约250公尺的邕江南岸。
随之，西路的第9旅团、中路的第21旅团即组成渡河突击队，以民船强渡邕江，准备攻击南宁城，但均被北岸守军的浓密火力所打退。
之后第21旅团组织了20多次强渡，仍遭到北岸守军135师的强烈反击受到很大的伤亡而无结果。
4日上午，日军除集中炮兵掩护渡河之外，又集中了海军航空兵，对北岸守军进行了连续的攻击、轰炸。
在北岸守军阵地遭到严重破坏，人员发生很大伤亡，而后续部队尚未到达的情况下，日军21旅团21联队的第4中队长新田宽一郎中尉，利用这一机会再次组织强渡，于10时左右到达了北岸。
随后这股日军即攻占了南宁高等法院附近的建筑物，后续过江的日军则相继投入攻击。
在城内经激战后，守军撤离，敌第5师团攻占南宁，南宁沦陷。