12月22日深夜，由于战事陷入胶着状态，中国军队的进攻随时都有可能因敌人得到南宁方面的增援而前功尽弃，杜聿明决定调整作战方案，采用要塞攻击法，集中优势兵力夺取昆仑关周围的几个重要高地，最后再解决昆仑关之敌。
     12月24日，荣誉第一师第二团突击营经过肉搏战，攻下日军的重要支撑点——昆仑关西北的罗塘高地，突击营仅剩下数十人。蒋介石复电郑洞国：“昆仑关之得失，影响于南宁作战者极巨。该师激战七昼夜，卒克要点，具见该师长指导有方，将士用命，深用嘉奖。仍希本一贯精神，以歼顽敌，完成任务为盼。”
    当天，日军第二十一旅团在增援昆仑关途中，旅团长中村正雄遭中国军队炮击，次日凌晨死去。
     临死前，中村正雄在日记本上写道：“帝国皇军第五师团第二十一旅团，之所以在日俄战争中获得了‘钢军’的称号，那是我的顽强战胜了俄国人的顽强。但是，在昆仑关，我应该承认，我遇到了一支比俄国更强的军队。”
    奇袭与强攻：“昆仑关大捷”
    12月25日至28日，中国军队稍事休整，制定最后夺取昆仑关的计划。
    此时的昆仑关日本守军已是四面楚歌，郑洞国回忆说：
     日军这时已处于我军的四面包围之中，仅有招架之功，无还手之力。其弹药给养尤为困难，几陷于绝境。包围圈内的日本鬼子将随身携带的粮食吃光后，便生吞附近田间的稻谷，最后不得不摘拾树叶、草根。一些鬼子兵因弹药用尽，只好用竹子削成梭标来与我军作战。不少横卧在山野上的被我军击毙的日军尸体，看上去衣衫破烂，有的甚至只着一条短裤，浑身肮脏不堪，从中可见其处境之窘迫。日军曾出动飞机空投物资，救援被困部队，但不断遭到我军炮火拦截，有些降落伞也被我军缴获了，其中有做工十分精致的饼干、肉食、蔬菜、食盐以及罐头等。我们在前线曾享受过几次日本人“奉送”的大餐。在我军的沉重打击下，这支曾经骄横不可一世的日本“钢军”的士气开始下降了。我军缴获的日军作战日记中曾有这样的记载：“数日以来，当面之敌对我猛烈攻击，其战斗力为对华作战以来从未遭遇者，因此伤亡极重，实足寒心。”
     根据当地老百姓提供的情报，中国军队找到了一条小路，通过这条小路，可以绕过昆仑关直插日军后方。廖伯群回忆：“当地百姓，为了运送物资而挖掘的翻越昆仑关的古道，是唯一一条可以绕过昆仑关主峰的山路。”