陵进至汉宜公路，攻击应城、京山、云梦等地之日军。5月11日下午6时，蒋介石又发来电令，称敌已完成计划，开始撤退，如果让敌人撤到原来阵地，再要捕捉将不可能。望我军克服一切困难，乘此绝好机会，竭尽全力完成光荣使命。于是一场围歼日军的反攻战迅即展开。5月12日，第五战区各部反攻枣阳，日军向枣阳以南收缩。14日，第八十五军王仲廉部克复枣阳北湖河镇。池峰城第三十军一部进抵苍台镇东北，向郭滩镇进击。第十三军张雪中部新编第一师由苍台镇东南侧击北犯之敌。第四十五军一部北上，攻克随县附近安居、均川等据点。汤恩伯集团军一部及第三十军攻战枣阳以北之湖阳镇。受挫日军一部沿襄河东岸南窜，主力在枣阳一带构筑工事固守。
在“宜昌作战”之前，张自忠曾赴重庆述职，返回前线途经宜昌时，当着宜昌的军政要员郭忏（长江上游江防总司令）、严立三（湖北省政府代主席）说：“到了决战时刻，就跟敌人死拼！”为防备敌犯宜昌，张自忠将三十三集团军总部移至当阳慈化。“宜昌作战”打响时，张自忠的集团军总部已移至距敌较近的钟祥快活铺。在敌人攻占枣阳以后的最关键时刻，张自忠留下阵前遗书：“我们的国家及我五千年历史之民族，决不致亡于区区三岛倭奴之手。为国家民族死之决心，海不枯，石不烂，决不半点改变”，渡河督战，向北进击。张自忠率七十四师骑九师及总部特务营与敌激战几天，5月14日回师方家集，截击南窜之敌。至15日，又驰援宜城南瓜店。伤亡甚重。16日晨，日军复以大部包围，张自忠登山督战，指挥余部与敌拼杀，多次击退日军进攻，但张部500余官兵大部阵亡。在长山山坡下，张自忠身中数弹，壮烈殉国。
抗日名将张自忠壮烈殉国的消息传出后，举国哀痛，特别是国共两党对此尤为关注。重庆国民政府为张将军举行了隆重的国葬，延安各界代表1000余人齐集，中央大礼堂举行了隆重的追悼会，中共领导人、朱德、周恩来等分别题写了“尽忠报国”、“取义成仁”、“为国捐躯”等挽
