中方战前兵力主要为战役中期已参战的各支军队，但战役后期粤系第35集团军所属第第64军等军队又逐渐入广西参战，中方总兵力达15万4000多人。日方原兵力原只有日本第21军的4万多人，但后期补充抵达的有近卫师团和第18师团之一个旅团，总兵力人数便达到了约7到10万人，并拥有绝对的海空中优势与陆军装备优势。

1940年1月4日，荣一师因伤亡惨重，奉命撤出战斗移师思陇休整。第5军继续进攻。而败退九塘之日军也奉及川源七命令，于4日拂晓放弃九塘撤退至八塘固守。国军新编第22师进驻九塘。第5军继续进攻八塘，日军拼死抵抗，

1940年1月7日，鉴于今村均急于亲自上阵并以第5师团全力为第21旅团报仇，并打算与中国军队开始决战，21军军长安藤利吉命令其固守南宁待援：“波集团（第21军）企图将有力兵团调至南宁，歼灭聚集于南宁方面的敌军。第5师团仍应确保南宁及附近要地，以利转用兵团之挺进。”7日起，调往桂南的第18师团（师团长久纳诚一中将）、近卫混成旅团（旅团长樱田武少将）共1.5万人从广州上船。日本军部被中国军队的攻势震撼，曾派大本营参谋次长泽田茂从东京赶到广州；并派南支那方面军副参谋长佐滕贤了、作战主任藤原五，陪同日军参谋本部作战主任荒尾兴功、中国派遣军副参谋长铃木宗作等到达南宁，但未能改变第21旅团的失败命运。

1940年1月10日，蒋介石亲临迁江，与白崇禧、陈诚、张发奎、徐庭瑶、林蔚等讨论下步作战计划。白提议：乘敌新败，援军未到，集结到广西的中央军李延年第2军、甘丽初第6军、姚纯第36军、傅仲芳第99军会同第5军等部队，发动攻势，一举收复南宁。10日，日本第21军制定《宾阳会战指导方案》，定于1月下旬在以宾阳以南地区决战。

1940年1月11日，正当白崇禧发布部署命令准备开战时，返回柳州的蒋致白一封信，推翻头一天的会议上的决定，不准备再把第5军投进去。白崇禧也不愿把从各地调来的桂军拿去硬拼，而其他地方军队见状也不愿意充当炮灰，所以发出改变作战部署的新命令，全部进入固守状态。这样日本方面就赢得时间从容部署直至发动反攻。（战后，柳州检讨会桂林行营主任白崇禧自责宾阳作战中督率不力，由一级上将降为二级上将；政治部长陈诚自责宾阳作战中指导无方，由一级上将降为二级上将；）

1940年1月12日，第5军进攻八塘仍毫无进展，而第5军在经过苦战之后，伤亡甚重，人员疲惫，已经不适合战斗，于是奉命转移至思陇、黄圩、太守等地休整。攻击任务移交姚纯的第36军接替。这样，国军第5军正式退出战斗序列。

日军把第5师团、近卫混成旅团、台湾混成旅团组合成为第22军，由原第18师团师团长久纳诚一担任军司令官，而该师团则调回广州。于广州新设立华南方面军司令部，安藤利吉任司令官。因为兵力有限，第22军放弃许多地方，仅由第5师团占领南宁市及附近十公里地带；近卫混成旅占领邕江南岸；台湾混成旅占领邕钦公路各要点。

1940年2月22日蒋主持检讨会，奖功罚过。此外，蒋还宣布：桂林行营不再指挥各部队，按战斗序列归第四战区指挥；第四战区司令部由韶关迁移到柳州。

1940年2月26日，第四战区司令长官张发奎宣布：“当前已无反攻南宁的必要。”整个桂南战役到此结束。

战后国军高级将领的奖惩情况：

桂南会战中中方以多打少，却损失惨重，消息传到重庆，蒋介石大为震怒，决定在柳州召开“桂南会战检讨会”，分析原因，追查责任，其中桂林行营主任白崇禧、政治部主任陈诚，均由一级上将降为二级上将，徐庭瑶等多名将军被撤职查办。具体处分情况如下：

第37集团军总司令叶肇撤职查办，扣留交军事法庭会审，37集团军及66军军部均撤销番号；

第38集团军总司令徐庭瑶撤职查办，后不再指挥作战，任机械兵监，负责装甲兵训练工作；

第36军军长姚纯撤职查办；

第66军军长陈骥撤职查办；

第99军军长傅仲芳撤职查办；

第36军参谋长郭肃撤职查办；

第49师师长李精一撤职查办；

第160师师长宋士台撤职查办；

第9师师长郑作民已阵亡免究，该师番号取消；

第135师师长苏祖馨撤职留任；

第135师405团团长伍宗骏扣留交军事法庭会审；

第35集团军总司令邓龙光记功一次；

第46军军长何宣记功一次；

第76师师长王凌云记功一次。

此外，蒋还宣布：取消叶肇、徐庭瑶、蔡廷锴三个集团军番号；桂林行营不再指挥各部队，按战斗序列归第四战区指挥；第四战区司令部由韶关迁移到柳州。

26日，第四战区司令长官张发奎宣布：“当前已无反攻南宁的必要。”整个桂南战役到此结束。

由处分结果来看，包括昆仑关之战在内的桂南会战最终是以中国军队的败北而告结束的，而伤亡上也因指挥官的指挥失误及各部配合不好导致损失极大，战果较小（从日军方面资料看，未能如国军所言歼灭21旅团，且被宣告击毙的21联队联队长并未战死，还升任了少将），此战唯一亮点为击毙了21旅团旅团长中村正雄。