10月7日，万家岭战役正式打响。中国军队第4军、第66军、第74军向敌军发起了总攻。日军虽然身陷险境，仍具备相当强的战斗力。为了歼灭106 师团，就必须拿下已被敌军先行占领的高地——张古山。张古山山势险峻，易守难攻。王耀武率51师久攻不下，无计可施。74军军长俞济时告诉王耀武：“张古山我不管了，反正两天后，我要上张古山向薛岳报告战况！”讨论作战方案时，众人都觉得张古山不好打。就在这时，张灵甫突然发言了：“师长，张古山就交给我吧！”“你有什么绝招？”王耀武很吃惊。张灵甫侃侃而谈：“大家都知道《三国演义》吧？魏国大将邓艾率领精兵从阴平（甘肃文县）出发，经过七百里杳无人烟的地区，逢山开路，遇水搭桥，出其不意地直捣蜀国心脏成都。我们也可以依葫芦画瓢，大军继续正面进攻的同时，挑选精兵强将，从人迹罕至的张古山背面爬上去进行偷袭，一定能够起到两面夹攻的作用。”王耀武批准了这个作战方案。

张灵甫亲率一支突击队，轻装出发，穿过艰险的深山峡谷，攀岩爬树，悄然突入敌军后背，全歼山上日寇，一举拿下张古山。疯狂的日军在飞机配合下又夺回了张古山。张灵甫当夜趁天黑再次夺回阵地……如此反复拉锯，双方鏖战五日五夜。其间，日军第十一军司令官冈村宁次一边下令101师团不惜一切代价支援106 师团，一边打破飞机不夜航的惯例，不分白天黑夜对张古山狂轰滥炸，妄图炸出一条血路。张灵甫部伤亡惨重，他本人也多次负伤。但张灵甫挺到了最后。

由于张古山的胜利，终使日寇 106 师团在万家岭几乎被全歼（只有师团长淞浦中将带几百残兵逃脱），这在整个抗战史上是唯一的一次——万家岭大捷也因此成为著名的抗战三大捷之一。新四军军长叶挺称赞道：“挽洪都于垂危，作江汉之保障，并与平型关、台儿庄鼎足三立，盛名当垂不朽。”

遗憾的是，尽管取得了万家岭战役的胜利，但在整个武汉会战中，中国军队过分强调“寸土必争”，与敌人打阵地战、拼消耗，节节败退。到10月下旬，武汉三镇全部沦于敌手。或许正是因为这个原因，万家岭战役虽然成果巨大，可现在的知名度远远不如平型关大捷和台儿庄大捷。

当时郭沫若担任国民党军事委员会政治部第三厅厅长，他委派剧作家田汉前来采访张灵甫等人，以他们的事迹为蓝本编写了话剧《德安大捷》。张灵甫以真名真姓在剧中出现，从此名震天下。

除此之外，田汉还挥笔作词，与著名作曲家任光一起创作了74军军歌：

起来，弟兄们，是时候了，我们向日本强盗反攻……

南浔线，显精忠；张古山，血染红。

我们是人民的武力，抗日的先锋……

这首激昂如战鼓般的军歌，如今早已消散在历史的烟雾中，但当年，它曾鼓舞了无数热血青年奔赴前线奋勇杀敌。