在石牌外圍拼搏戰中,日軍一度鑽隙繞過石牌,沖到距三斗坪僅60裡的伏牛山。第十一師師長胡璉立即命其屬下將國旗插到最高峰上,並嚴令守軍不得後退一步。他用電話告誡將士:“打仗要打硬仗,這一次一定要使日軍領教中國軍隊的作戰精神!”在石牌保衛戰的日日夜夜,我軍就是憑這股精神與敵搏殺。
為配合陸軍作戰,保衛石牌,我空軍和美國盟軍戰機頻頻出動,在戰場或戰場附近對日軍進行攻擊,斷敵增援和補給。5月29日,我空軍攻擊了宜昌城,炸死、炸傷日軍30余人;30日又攻擊了宜昌東之日軍土門埡機場,炸死日軍2人,炸毀飛機1架;5月31日,在石牌大戰的最後時刻,我空軍與地面部隊聯合作戰,同日軍飛機展開激烈的空戰,擊落敵機6架。空軍出動,大振了我軍士氣。石牌要塞的海軍官兵,除不斷向長江江面布放漂流水雷,阻止日軍艦船溯江西上與陸軍協同外,他們堅守炮台戰斗崗位,沉著應戰,任憑日軍飛機、大炮猛烈轟擊,臨危不懼,決心與炮台共存亡。
由於守軍意志堅決,日軍久攻石牌不下,損兵折將慘重,士氣和信心完全喪失。到了5月31日夜晚,戰場上的槍炮聲突然沉寂下來,進犯石牌之敵紛紛掉頭東逃。石牌要塞雖歷經烽火,但仍屹立在西陵峽之濱,固若金湯,如同一座銅牆鐵壁。此次石牌大戰,我軍打死打傷日軍達3500人,繳獲器械無數。
石牌保衛戰從1939年3月設立江防軍開始,到1943年6月石牌決戰取得勝利止,歷時5年,經歷了戰爭防御、決戰和相持三個漫長的階段,中間發生不下百場的戰斗,戰線鋪漫到了整個鄂西宜昌轄區。尤其是1943年5月5日至6月18日決戰期間,中國軍隊以第六戰區司令長官陳誠為指揮,率形成石牌三條重要防線,於5月5日,與日軍第十一軍軍長橫山勇率日軍第3、第13、第39師團展開殊死決戰。6月2日,中國軍隊全線反攻,日軍潰不成軍,節節敗退,取得了以“太史橋大捷”為標志的石牌保衛戰主戰場的徹底勝利。

小村石牌在當年一戰成名,在這場被稱為“中國的斯大林格勒保衛戰”之前,日本陸軍所向之處,雖然也大多遇到過頑強的抵抗,但在日本軍隊一浪一浪的強攻之下,都是以中國軍隊的最後退卻為結局。然而就在石牌,中日陸軍並無天險阻隔,面對面廝殺,貼身肉搏,喋血拼刺,中國軍隊在數量超出自己的日本王牌陸軍面前像釘死在石頭上一樣,一步也沒有後退。恰在三峽,中國軍隊神話般止住了敗績,是三峽成就了這支忠勇之師。