發生過程：

日軍先以約3個師團近5萬人兵力攻擊第二十六集團軍2個軍的4萬人，爾後以約6萬人攻擊第十集團軍2個軍，最後再以7萬人攻擊長江上游江防軍2個軍，將早已擄掠到的船隻沿江運到漢口。

日軍第13師團兩萬餘眾，於5月12日夜，從江南守軍空隙的沙市等處偷渡長江，於次日清晨從西北面攻擊駐防公安的國軍第87軍；同時，已佔領安鄉地區的日軍第3師團等部，也西進向東南方攻擊第87軍襲，兩路日軍形成鉗形攻勢；迄28日，渡過清江的日軍，已逼近國軍守衛石牌要塞的第一道防線─南林坡陣地。

國軍的陳誠決定在清江沿岸和石碑要塞一線與敵決戰，決戰日期預定在31日至6月1日之間。另一方面，日軍第13師團主力渡過清江後，受到國軍第121師的阻擊，不得不冒險翻越長陽中部的天柱山。途中馬匹輜重損失甚多。國軍第5師在天柱山要道設伏，擊斃日軍數百人後撤退。5月30日，第13師團在付出重大傷亡後，突破石牌附近的戰略要地木橋溪，進攻太史橋。

國軍第5師主力利用太史橋的險要地勢設伏，當日軍進入伏擊圈時，國軍以密集的火力向日軍猛烈射擊，接著進行白刃戰。國軍憑藉地勢險要，連續擊退日軍10多次進攻，日軍第13師團主力受阻於太史橋、木橋溪一帶。

5月23日宜昌日軍第39師團和第34師團約兩萬多兵力，在長江北岸一百多門加農炮和榴彈炮的連續吼叫聲中，分乘上百隻舟艇，一齊撲向南岸，衝擊陪都重慶的門戶。國軍利用天下聞名的峽江天險，在即設陣地上與敵逐洞、逐壕對抗，日軍每向前推進一步，都要在陣地前丟下累累屍體。石碑要塞守軍第18軍之11師和第5師等部，憑險固守，沈著應戰。敵出動飛機和艦艇，配合陸上進攻，猛打猛攻數日，要塞陣地巋然不動。而日軍卻在此丟下數千具屍體。

5月31日，以後各路日軍在遭到守軍夾擊、阻擊之後，傷亡慘重，又因久戰，疲憊不堪，乃不得不全線退卻。國軍士氣高昂，全線奮起追擊。清江方面，擔任後退掩護的敵第13師團三個大隊，三千餘人，在漁洋關以南磨市附近被第10集團軍之新23師、55師、98師、121師各一部包圍，基本上被殲滅。

日軍第13師團司令部及主力，以及第17獨立旅團一個大隊，在宜都城郊一條狹長的山谷中，被守軍第121師、第118師、第194師，第98師主力包圍，幾經激戰，被殲滅大半。1943年6月15日。各路日軍奪路而逃，守軍奮起追擊，雙方完全恢復到了5月5日之前的態勢。

歷史影響：

國軍聲稱此戰造成日軍死傷約2萬5千餘人，擊毀日機40餘架，擊沈、擊傷日軍舟艇122艘。國軍23550人陣亡，18295人負傷，7270人失蹤。日軍主要損失在進攻石牌要塞和會戰結束迴轉駐地時。

戰後，陳誠點名表揚軍長方天，和師長胡漣，並擬升二人為任江防軍副總司令和18軍副軍長。1943年參加鄂西戰役中，七十四軍經石門對湘北松滋縣敵人側背攻擊，並截斷敵人之交通，此次會戰結束後，王耀武升任第二十九集團軍副總司令，仍兼七十四軍軍長。

國軍在鄂西會戰的勝利，不但使得日軍企圖在本年秋季攻入四川的妄圖徹底落空，我第六戰區亦有效消日軍戰力，間接有利於國軍在滇西即將展開的反攻。