第5师团为巩固对南宁的占领，以第9旅团主力守备南宁，以第21旅团和骑兵第5联队继续向北推进，追击中国军队。南宁以北有两条主要公路，一条向东北经昆仑关通往宾阳，一条向北经高峰隘通往武鸣（南宁以北约20公里）。中国第16集团军判断日军必将进占高峰隘和昆仑关，乃令各部与日军保持接触，迟滞日军北进，并令第188师在昆仑关占领阵地，掩护集团军主力向上林、宾阳、武鸣间地区转移。12月1日，日军攻占高峰隘，4日攻占昆仑关，各以一部担任守备，与中国军队形成对峙，主力返回南宁。12月17日，日军第5师团又以第21旅团第11联队向镇南关、龙州突进，达到了战役预期目的。日海军航空兵则准备以南宁为基地，轰炸滇越铁路和滇缅公路，企图彻底切断中国西南的国际交通线。
接着，日军暂停进攻，调整部署。双方以昆仑关一线山地为界，暂时对峙。该处山岭延绵，无论往北往南，均为平坦地势。
日军攻占南宁后，中国军事委员会与桂林行营感到事态严重，不但国际交通线被切断，如日军继续北上，直捣柳州、桂林，将割裂各战区后方联络干线，日军航空兵还可以此为基地，轰炸内地重要目标，威胁西南大后方之安全，于是由湖南、江西、广东、贵州各地紧急抽调部队向广西增援。至12月上中旬，先后到达昆仑关、宾阳附近的部队有第5、第99、新20、第66、第36军等17个师，并加强有炮兵和战车部队，驻桂林的空军第2路（约100架飞机）也奉令归桂林行营指挥，支援桂南作战。
原本按照预定的计划，第5军和新20军应该以步行或者乘车的方式，驰援南宁。但是，由于在前进道路上，到处都是从前方溃败下来的桂系地方守备部队的溃兵以及拖家带口躲避日军疯狂烧杀抢掠的百姓，把本来就并不平坦宽阔的公路，拥挤得水泄不通，使得第5军和新20军人数总计9万余人的大军在一路的行军过程中，不得不经常走走停停，为逃难的难民人流让道。如果，第5军是和新20军一样的步兵部队也就算了，还可以走走山路，临时绕个道，算是发扬一下风格。可是，问题就在于第5军作为军委会手里的王牌部队，第一支机械化的部队，重型装备实在太多。部队的重装备多的话，打起仗来是威力巨大，火力猛烈，谁都不会说不好，可是一到行军的时候，这就成一个麻烦的事情了。本来，广西地区山多林密，道路蜿蜒崎岖，这个季节的天气又不怎么样，行军的时候经常遇到大雨，导致原本就不怎么样的道路，更加得难以通行。重型装备经常在行军的时候，陷在道路上的泥坑里，动弹不得，不得不让许多的士兵用绳子拉，用人推着才能继续前行。所以，平时看上去威风凛凛的第五军就变成了可怜的乌龟了，只能在糟糕的道路上，一点点地爬行。
所以，直到南宁陷落，第5军和新20军合组成的南下集群，这支被军委会和桂林行营寄予厚望的援军部队也没有能够抵达指定的作战位置。
南宁既然已经陷落，南下集群也就没有必要在继续向南宁方向前进了。
12月5日，第5军主力荣誉第1师、新22师及军直属部队以及配合其行动的新20军已经到达迁江附近地区，奉命在昆仑关北面的宾阳及其以北地区占领阵地。接着而来的坏消息，就让刘建业更加明白了自己的部队即将和第五军一起担负攻打昆仑关的任务了。
既然，现实所发生的一切几乎都是和刘建业所想得一样，那么刘建业也就不客气了。他在部队还没有接到攻击昆仑关任务的时候，就先把军部直属特务团的一个侦察连，化装成平民以后，由一群刚补充到部队里的原籍在昆仑关附近的广西民团士兵带领，前往昆仑关一带为部队即将开始的行动，做好一些必要的准备。当然，他们能够做得怎么样，收到什么样的效果，刘建业自己也没有什么把握。
昆仑关位于南宁东北100千米处，南宁到宾阳的公路中段，宾阳县城西南方30.5公里处，与邕宁县交界的昆关山东侧，是宾阳西南之门户，海拔六百米左右。沿途地形复杂，属于典型的喀斯特地形，群山叠嶂，苍峰似海，绵延不绝，悬崖深谷到处可见，制高点多、易守难攻。它雄踞两山之间，中通隘道，北高南低，昆仑关正覆压在迂回曲折的山道之中腰，好比食道之咽喉，实为扼南北往来之要塞，大有“一夫当关，万夫莫开”之势。这里只有一条公路通过，是将几百年前的旧式驿道加宽改建而成的，是大西南交通线邕宾公路上的重要关口，战略位置十分重要。日军攻占昆仑关后即可北上攻击广西重镇柳州、桂林，切断湘桂铁路，进入中国腹地湖南，威胁正在孤军奋战又事关全局的由薛长官指挥的第九战区，形势对中国军队是灾难性的。
桂南抗战形势万分危急，关系全国战局，焦头烂额的最高统帅和重庆国民政府军事委员会为了制止局势进一步恶化，扭转战局，决定动用战略预备队发动反击。我最高统帅部最初考虑，日军初犯桂南，兵锋正锐，而我军在这一地区的六师部队(不包括第5军三个师)经连日激战，损失甚大，乃指示桂林行营迅速调整部署，慎重应敌，不可企求速胜。同时命令桂南我军各部，加紧对敌游击骚扰，破坏道路桥梁及通讯设施，拒阻日军继续深入，以掩护我反攻部队集结。但白主任等行营高级将领认为，日军侵桂是策划巳久的行动，意在截断我西南国际运输线，若坐待敌人从容恢复交通，增调装备精良之援军，不独使我军日后反攻作战十分艰难，也使今后抗战时局更加险峻。不如趁日军目前在桂南兵力分散，南宁附近仅有四个联队兵力，除少数山炮外，其重兵器及机械化部队无法施展威力，给养补充亦困难之机，迅速反攻。况我机械化之第5军业已抵达迁江集结，无论兵力、装备都较敌优势，倘能抓住战机主动进攻，一举收复南宁的可能性是很大的。第38集团军总司令徐将军、第5军军长杜光亭和刘建业也持相同看法，先后向最高统帅部提出了反攻建议。作战计划的关键就是必须迅速攻克昆仑关。对于眼下的中国军队来说，无论如何，不惜一切代价，也必须夺回昆仑关。
昆仑关以北的中国军队，由白主任的桂林行营指挥，下辖张长官的第四战区和夏将军的第16集团军，连同广西教导队独立步兵第一团至第四团，原先的总兵力约六万人。
为了对占据南宁的日军部队构成更大的优势，中国军队在桂林行营的命令下，继续在这里集结。第五军集结了荣誉第一师和新编第二十二师，装甲团、骑兵团、炮兵团和工兵团也全部抵达，当时中国装备最精良的一个军全员上阵。第二十六集团军，第三十七集团军，第三十五集团军，以及第五军所在的第三十八集团军，也陆续开到。第三十八集团军，包括第二军、第六军、第九十九军和第三十六军。中国军队集结起来的的作战部队连同辅助部队，兵力共达三十余万人。刘建业所率领的新编二十军，奉桂林行营之命临时配属于第三十八集团军，继续和第五军共同行动。
12月6日，最高统帅部复电桂林行营，同意并指示桂南我军迅速反攻南宁之敌。桂林行营据此拟定了反攻作战计划，其大致部署是：将桂南我军划分为东、西、北三路军。由第38集团军总司令徐将军担任北路军总指挥，指挥第5军和新编20军，作为主力作战部队，迎击沿邕宾路进犯之日军，重点攻击昆仑关，然后在东、西路友军配合下收复南宁。考虑到日军已控制昆仑关、高峰隘等险要阵地，增加了北路军反攻作战的困难，桂林行营是把最强大的一个集群用在了北路，对这一路部队是寄予了厚望；由新任的第26集团军总司令蔡将军担任东路军总指挥，指挥第46军(欠一师)及部分地方武装，在敌后游击骚扰，并破坏邕江南岸及邕钦公路交通；由第36集团军总司令夏将军担任西路军总指挥，其第1纵队(第170师、135师)负责攻击高峰隘，吸引日军主力，其第2纵队(第131师、188师)担负破坏敌后交通任务，并切断邕宾公路，阻止南宁日军增援，孤立昆仑关之敌。第99军的三个师部队，作为反攻战役的战略预备队。
在昆仑关和关南，有日本第二十一军的一部，下辖今村均第五师团和海军陆战队，拥有七十多艘军舰和大约一百架飞机，共计约三万人。后期又有近卫混成旅团和久纳师团的一个旅团抵达，兵员总数约十万人，实际参战的总兵力有四万五千人。
根据桂林行营下达的作战计划，第5军和新编20军自接到主攻昆仑关的任务以后，就积极进行各种攻击准备。当时邹圩以南迄昆仑关间之道路桥梁及通讯设备已破坏大半，现在忽然又接到反攻命令，各师只好组织部队和民夫星夜抢修。
本来，坐镇重庆统筹全局的最高统帅向来对于不是自己嫡系人马的将领是疑人也用，用人也疑，更何况十多年以来一直和自己明争暗斗不休不止的桂系首脑了。身为桂南会战最高指挥官的白主任，屡次请求不准，便只好求他的下属，最高统帅的嫡系将领杜光亭军长越级请求，结果还是不行。最高统帅迟疑不决，贻误了最佳战机。但是，日军指挥官过于轻敌，给中国军队留下了一些机会。日军接获汉奸密报，说昆仑关以北已有十多万中国军队集结，今村均认为是“不可能的事”，未予理睬。而日本的更高层还寄望于继续开展“谋略工作”，策动桂系反叛——分裂的中国，无疑是有利于日本侵略的。
还在8月间，日本驻上海的特务机关，便派出汉奸策反第五战区的李长官、桂林行营的白主任和号称云南王的龙主席，要求他们倒蒋，日军将对他们的行动给予协助。日军的要求遭到拒绝。12月10日，今村均发出通电《致李、白将军书》，表示尊敬李长官和白主任治理广西的业绩；说什么这次进攻南宁，只是为了切断重庆政权的交通线，希望两位将军洞察世界大势，促进日华提携。如果他们执迷不悟，要夺取南宁，日军的南宁驻屯军必胜无疑。最后，今村均说：“对在南宁战斗中战殁之将军部下四千二百余名勇士，我军已予合葬于南宁中山公园，郑重供祭，尚乞安心。”
但是，接到日军诱降通电的白主任不但没有投靠日本，还向最高统帅要求发动反攻，可惜最高统帅直到12月7日才突下决心。第二天，白主任将军委会的这个决定转达各部，目标是“攻略昆仑关而后收复南宁”。
中旬，参加反攻作战的各路中国军队的集结基本完成。为了反攻的顺利进行，最高统帅又派陈部长和广西籍的同时与广东部队有着密切联系民国元老军委会李委员监督白主任作战，同时协调中央军，桂系和广东部队这三个系统的部队之间的关系。第四战区的张长官也从韶关抵达迁江。
12月15日，白主任以桂林行营的名义，发出第一号反攻令。