1940年冬天，日軍攻陷宜昌。25日，渡過清河逼近石牌要塞。第十八軍負責戍守石牌要塞，軍長方天又以第十一師胡璉部守備石牌要塞的核心陣地。日軍在石牌周邊集結了兩個師團、一個旅團，其中有被稱爲“鋼鐵猛獸”的也是日軍在中國戰場唯一純野戰部隊的第十一軍，一共10萬兵力直面撲來。
爲堅決保衛石牌要塞，5月27日江防軍調整部署，決定以攻守長陽、宜昌兩縣間之稻草坪、高家堰、餘家壩、曹家畈、石牌之線爲決戰線。至此，鄂西會戰進入決戰階段。爲保障決戰勝利，陳誠命第十集團軍第九十四軍主力轉移到長陽資丘附近，掩護江防軍右翼。同時調動空軍戰機協同地面陸軍作戰，並對日軍後方實施轟炸，切斷敵之增援和補給。
在此關鍵時刻，從重慶傳來蔣介石5月26日頒行的手令。蔣氏指出，石牌乃中國的斯大林格勒，是關係陪都安危之要地。並嚴令江防軍胡璉等諸將領，英勇殺敵，堅守石牌要塞，勿失聚殲敵軍之良機。我三軍將士鬥志倍增。死守石牌要塞的第十一師師長鬍璉當即立下遺囑，決心與石牌共存亡，並把師指揮所推進到離火線很近的蟲客螞包，親臨指揮。
胡璉是一位善於山地作戰的將軍。他重視利用石牌周圍山巒疊嶂、壁立千仞、千溝萬壑、古木參天的有利地形，構築堅固工事，並在山隘要道層層設置鹿砦，憑險據守。
5月28日，日軍第三、第三十九師團開始向石牌推進。
日軍第三師團從長陽高家堰進入宜昌縣境，向我第十一師第一道防線南林坡陣地發起攻擊。同時，右鄰之十八師陣地也受到日軍的襲擊。至此，一場爭奪石牌之戰在西陵峽展開。戰鬥之激烈，爲八年抗戰中鄂西戰事所絕有。爲了中華民族的尊嚴，爲了每一寸神聖的國土，我十八軍將士以血肉之軀築就抵禦外敵的鋼鐵長城。
南林坡陣地是日軍主攻目標。我守軍第十一師三十一團三營官兵奮勇抵抗，戰至黃昏時分，敵軍接連發起5次衝鋒。右翼九連陣地首先被敵攻佔，左翼八連陣地繼而也被敵突破，連長陣亡。然而，配有重機槍排和迫擊炮排的第七連陣地始終堅守，並以猛烈的炮火向敵射擊，予敵重創，陣前陳屍數百。七連官兵傷亡也重。第二天黎明，日軍又向七連左、中、右三方進行夾攻，也被我軍擊退。日軍對我南林坡正面陣地屢攻不下，遂於上午9時出動飛機5架，同時搬來直射鋼炮數門，對我七連陣地進行狂轟濫炸。周圍樹木被掃光，山堡被炸平。二排排長陣亡，迫擊炮炮手全部犧牲，重機槍排死亡慘重，技術兵倖存無幾。第三天，日軍一部在飛機支援下，繼續向我第七連陣地攻擊，掩體和工事破壞殆盡，但該連餘部仍頑強堅持戰鬥。第四天即5月31日，第七連奉命撤離南林坡時，全連僅剩下70多人，官兵傷亡達四分之三。在石牌保衛戰的日日夜夜，第七連自始至終堅守陣地，沒有後退一步。
5月29日，日軍第三十九師團主力經餘家壩，中午進至曹家畈。遂分兵兩路向牛場坡、朱家坪我十一師陣地大舉進犯。牛場坡羣嶺逶迤、樹木參天，是朱家坪的屏障;朱家坪峽谷深邃、層峯疊巒。第十一師官兵憑此有利地形沉着應戰。日軍一路由彭家坡迂迴牛場坡，另一路從響鈴口、柏木枰向牛場坡正面攻擊。我軍與數倍於我之敵在牛場坡激戰競日。日軍爲了攻佔主峯大松嶺，在飛機支援下，向我堅守主峯陣地第十一師的一個連發起數次衝鋒。當戰鬥最緊張的時刻，電話裏傳來胡璉師長的聲音：“弟兄們，積極報效祖國，死守陣地，戰鬥到最後一個人，流盡最後一滴血!"在我十一師官兵痛擊下，日軍頗多傷亡，該連亦傷亡過半。終因衆寡懸殊，我軍撤離牛場坡。由於失去屏障，5月30日朱家坪被敵攻佔。
與此同時，日軍第三師團另一部越過桃子埡，向橋邊南之天台觀一線我十八軍暫編第三十四師陣地進犯。天台觀是我軍這一帶的制高點。這天，日軍沿點心河從天台觀背面向我攻擊，企圖奪取天台觀。當敵進至點心河時，即遭到我軍阻擊，一舉斃傷敵300多人。日軍無奈遂轉攻王家壩，又遭我軍分頭迎擊，無法進展。這時,第三師團的中火田部隊前來馳援，卡斷了天台觀與大軍的聯繫。守衛天台觀的暫三十四師一排戰士，臨危不懼，死守陣地，與敵頑強拼搏。日軍幾攻不下。又調來飛機助戰。我一排戰士聚集在冬荊樹下堅持戰鬥。飛機竟把冬荊樹炸成禿樁，山頭土翻幾層，然而勇士們視死如歸，與敵肉搏，予敵重大殺傷，最後全部壯烈犧牲。
日軍攻下天台觀後，騎兵隊突入窄溪口，又遭到我龍家巖陣地守軍迫擊炮的攻擊，迫使敵騎落荒後撤。不久，日軍步兵在飛機掩護下強行通過窄溪，向八斗方我十一師二線陣地突進。
石牌要塞保衛戰打得非常艱苦，一方誌在必得，一方拼命死守。5月29日，胡璉對團長們發令：“從明天起，我們將與敵人短兵相接……戰至最後一個，將敵人枯骨埋葬於此，將我們的英名與血肉塗寫在石牌的岩石上。”自日軍進入我石牌外圍主陣地後，由於這一帶叢山峻嶺，其步兵僅能攜山炮配合作戰，抵擋不住我軍之打擊。於是便用飛機轟炸以代替炮擊，每天保持9架飛機低飛助戰。到了5月30日，越來越多的日軍突破外圍防禦，開始強攻石牌要塞。敵在空軍掩護下，分成若干小股向我陣地猛攻，只要有一點空隙，日軍即以密集隊伍衝鋒，作錐形深入。當敵我雙方都以不惜生命爲代價摧奪着石牌前沿的陣地時，戰區總司令陳誠上將曾給胡璉打過電話：“守住要塞有無把握?"胡璉斬釘截鐵地回答：“成功雖無把握，成仁確有決心!”其英雄氣概可見一斑。幾個小時之內，國家的命運就要被決定，而勝利的天平似乎又在向日本方向傾斜。越來越多的中日兩軍士兵開始上刺刀——他們已經近到能夠清晰地看到彼此的面龐了。在這個時候，成千上萬中日兩軍的士兵正端着刺刀衝向彼此。
我十一師官兵在胡璉指揮下奮勇作戰，在曹家畈附近的大小高家嶺上曾有3個小時聽不到槍聲，這不是雙方停戰，更不是休息，而是仗已經打到無法開槍的程度了，敵我兩軍扭作一團展開肉搏戰，他們在拼刺刀，第二次世界大戰中規模最大的白刃戰就此爆發。攻擊三角巖、四方灣之敵1000餘人，爲爭奪制高點黔驢技窮，一度施放催淚瓦斯彈。我軍無防化設備，用血肉之軀與敵相拼，竟奇蹟般將敵殲滅殆盡。八斗方之爭奪，是這次戰鬥最爲激烈的地方。敵每一寸土地之進展，必須付出同等血肉之代價。兩軍在此彈丸之地反覆衝殺，日月爲之黯然失色。我軍浴血奮戰，擊斃日軍近2000人，陣地前沿敵軍屍體呈金字塔形。中央社向全國播發消息稱：“宜昌西岸全線戰鬥已達激烈.每一據點均必拼死爭奪。”這是當時戰役的真實寫照。《中國國家地理》曾這樣描寫在這場白刃戰中戰死的少年：“那時候，中國農民家的孩子營養普遍不好，十六七歲的小兵，大多還沒有上了刺刀的步槍高。他們就端着比自己還長的槍上陣拼命。如果他們活着，都已是七八十歲的老人了。他們也會在自家的橘園裏吸着小口的香茶，悠閒地看着兒孫，溫暖地頤養天年。可他們爲了別的中國人能有這一切，死掉了。”在那個殘酷的午後，無數壯士的鮮血浸透了長江南岸的土地。三個小時沒有槍聲的拼殺後，白刃戰落下了帳幕，1500名中國士兵靜靜地躺在中國最美的江山中。他們曾英勇地戰鬥，此時卻安靜、靦腆，猶如他們短暫生命中的大多數時間那樣。中國軍隊的陣地沒有丟失，敗退的是日本人。
在石牌外圍拼搏戰中，日軍一度鑽隙繞過石牌，衝到距三鬥坪僅60裏的伏牛山。第十一師師長鬍璉立即命其屬下將國旗插到最高峯上，並嚴令守軍不得後退一步。他用電話告誡將士：“打仗要打硬仗，這一次一定要使日軍領教中國軍隊的作戰精神!”在石牌保衛戰的日日夜夜，我軍就是憑這股精神與敵搏殺。
爲配合陸軍作戰，保衛石牌，我空軍和美國盟軍戰機頻頻出動，在戰場或戰場附近對日軍進行攻擊，斷敵增援和補給。5月29日，我空軍攻擊了宜昌城，炸死、炸傷日軍30餘人;30日又攻擊了宜昌東之日軍土門埡機場，炸死日軍2人，炸燬飛機1架;5月31日，在石牌大戰的最後時刻，我空軍與地面部隊聯合作戰，同日軍飛機展開激烈的空戰，擊落敵機6架。空軍出動，大振了我軍士氣。石牌要塞的海軍官兵，除不斷向長江江面布放漂流水雷，阻止日軍艦船溯江西上與陸軍協同外，他們堅守炮臺戰鬥崗位，沉着應戰，任憑日軍飛機、大炮猛烈轟擊，臨危不懼，決心與炮臺共存亡。
由於守軍意志堅決，日軍久攻石牌不下，損兵折將慘重，士氣和信心完全喪失。到了5月31日夜晚，戰場上的槍炮聲突然沉寂下來，進犯石牌之敵紛紛掉頭東逃。石牌要塞雖歷經烽火，但仍屹立在西陵峽之濱，固若金湯，如同一座銅牆鐵壁。此次石牌大戰，我軍打死打傷日軍達3500人，繳獲器械無數。
石牌保衛戰從1939年3月設立江防軍開始，到1943年6月石牌決戰取得勝利止，歷時5年，經歷了戰爭防禦、決戰和相持三個漫長的階段，中間發生不下百場的戰鬥，戰線鋪漫到了整個鄂西宜昌轄區。尤其是1943年5月5日至6月18日決戰期間，中國軍隊以第六戰區司令長官陳誠爲指揮，率形成石牌三條重要防線，於5月5日，與日軍第十一軍軍長橫山勇率日軍第3、第13、第39師團展開殊死決戰。6月2日，中國軍隊全線反攻，日軍潰不成軍，節節敗退，取得了以“太史橋大捷”爲標誌的石牌保衛戰主戰場的徹底勝利。
小村石牌在當年一戰成名，在這場被稱爲“中國的斯大林格勒保衛戰”之前，日本陸軍所向之處，雖然也大多遇到過頑強的抵抗，但在日本軍隊一浪一浪的強攻之下，都是以中國軍隊的最後退卻爲結局。然而就在石牌，中日陸軍並無天險阻隔，面對面廝殺，貼身肉搏，喋血拼刺，中國軍隊在數量超出自己的日本王牌陸軍面前像釘死在石頭上一樣，一步也沒有後退。恰在三峽，中國軍隊神話般止住了敗績，是三峽成就了這支忠勇之師。
後世影響
這場決戰，中國軍隊投入兵力15萬人，日軍投入10萬兵力，日軍傷亡兵力約3500人，損失飛機45架，汽車75輛，船艇122艘;中國軍隊傷亡約12000人取得戰爭勝利。石牌保衛戰的勝利，實現了蔣介石“軍事第一，第六戰區第一，石牌第一”和“死守石牌，確保石牌”的軍事目標，它挫敗了日軍入峽西進的美夢，粉碎了日軍攻打重慶的部署，遏制住了日軍肆意踐踏的鐵蹄。
中國軍隊頑強地守住了國門石牌，置之死地而後生的胡璉，成爲了在石牌最有名的將軍。他的英名從此流傳在三峽沿岸，就像關羽和張飛。歷史真是眷顧三峽，兩千年前就給這塊土地送來了那麼多的大英雄，使這道從高山中噴涌而出的峽江當之無愧地獲得了民族忠勇之源的殊榮。三國之後，三峽上下的戰火停息了很多很多年，也恰在沒有烽煙的歲月裏，這道殊爲峻險的三峽成了詩人和散文家們的天下。二十世紀的石牌之戰再爲忠勇之河續寫了鏗鏘之史。祖宗留下來的是一條鐵血長河，這條河是不可能被外人辱沒的。
石牌保衛戰，是國民黨軍隊和日本軍隊爲數不多的以弱勝強並且最終以較小的代價取得較大勝利的一次著名戰役。石牌保衛戰的意義極其重大，是抗戰的重大軍事轉折點，西方軍事家譽之爲“東方斯大林格勒保衛戰”，甚至可以說，對中國抗日戰爭的最後結局都產生了深遠的影響，確立爲世界軍事史上中華民族反法西斯取得勝利的著名戰役。
