9日下午，桂林防守司令韦云淞自知守城无望，在铁佛寺防守司令部内举行紧急军事会议，开始布置撤退。131师师长阚维雍坚持应当固守到底，和桂林共存亡。但韦云淞不为所动，密令170师师长许高阳在西郊阳江（今桃花江）上抢修一座便桥，准备连夜撤退。当晚，防守桂林南部地区的170师发生动摇，放弃阵地向西南撤退，结果才出城就与在外围的日军37师团遭遇。170师在此前的外围战斗中基本没有进行过激战，部队基本完整，但由于都是新兵，毫无实战经验，再加上仓皇撤退中突遭袭击，顿时被击溃，数千人被俘，只有少数余部退回市区继续作战。
而桂林城里的战斗也由于170师不战而逃，守备力量被严重削弱，所以战局不容乐观。到10日下午，桂林全城就基本被日军占领。131师师长阚维雍目睹在桂林保卫战中，有的保存实力见死不救，有的擅自撤退徒遭损失，又见桂林沦陷在即，激愤之下拔枪自杀，践行了生前"与桂林共存亡"的誓言。最后守军除韦云凇和31军军长贺维珍率领少数随从逃出外，桂林防守司令部参谋长陈济桓、31军参谋长吕旃蒙、170师副师长胡原基以下约5600人阵亡，另有约13000人被俘。
