第二阶段由12月15日至12月26日，为日军全面进攻阶段。正当六十二军、六十五军在源潭、银盏坳一带与敌一。四师团激战之际，日军分兵三路向粤北发起全面进攻。十八师团万余人为一路，15日起由增城向龙门、新丰、翁源进犯，17日突破守军六十三军一五一师铁扇防线，进占小楼、正果，19日进占永汉，23日进占左潭。余汉谋下令各部队发动群众彻底破坏英德、翁源、新丰所有道路，并指导民众实行空舍清野。25日，日军突破中国部队防线进占画眉堂、梅坑，26日围金竹园，28日占新丰。余汉谋急电蒋介石，请速增兵保卫曲江。日近卫混成旅团为一路，于20日占领从化，21日进占鸡笼冈。此后分两队北犯，一队约千人占领塘村、米步、石岭、牛背脊，一队3000人占领良口。25日，日军集中七八千人突破一五一师阵地进占吕田。又相继占领丹竹坑、沙田、金竹园、回龙、青塘、官渡，30日占翁源，31日占新江。日一O四师团为一路，乘势向源潭、银盏坳增援，并出动飞机、战车参战，于30日攻占英德。日三路军队对粤北形成了大包围之势。

第三阶段由民国28年(1939)12月26日到民国29年1月10日，为第十二集团军反击阶段。日军攻占英德、翁源、新江后，第十二集团军退守、集结在曲德以东、翁源以南、佛冈以北地区。余汉谋电令六十二军放弃佛冈，撤至上太、下太一带。六十二军军长黄涛向余建议：乘敌倾巢北犯之机，率六十二军直取广州；或率六十二军向牛背脊、良口拦腰截断敌之后路，然后转向尾击北上之敌，使敌首尾难顾，以攻为守。余汉谋以远攻广州不易，采纳第二条建议，于26日下令六十二军腰击良口、牛背脊，其他各部乘机主动全线出击反攻，六十五军除扼守主阵地外，集结主力于佛冈水头附近，策应六十二军行动。随即，一五二师向良口发动进攻，一五七师由佛冈出发，于27日拂晓向牛背脊发起进攻。牛背脊位于从化县城之北约40公里，地处翁从公路要冲，历来为军事要隘，日军在此筑有坚固工事，以强兵把守。一五七师以四六九旅为右纵队，四七一旅为左纵队，与敌激战一昼夜后占领牛背脊。此战打破了日军的战略部署，扭转了战局。28日，战区机动部队五十四军由湖南抵韶关，31日，该军十四师一部进抵新江，与日近卫混成旅团一部接触，日军向翁源退却。

此时，日军在桂南战场处境困难，遂调整战略，将兵力向南宁方向转移，粤北日军主力奉命西调增援，从民国29年1月1日开始全线秘密迅速向广州退却。第四战区部队立即跟踪追击，以第三十五集团军进击北江东岸佛冈、横石以南地区，五十四军沿粤汉铁路及其以南地区向琶江口一线追击，第十二集团军分三路向牛背脊、吕田、梅坑、左潭一线追击，至1月16日，次第克复翁源河口、官渡、英德育塘、清远、琶江口、银盏坳、花县、从化、龙门等原阵地各重要据点。第一次粤北会战结束。

此次战役，国民党军队士气比前高涨，取得一些局部战斗胜利，消灭了部分日军，但自己也付出了巨大牺牲，且总体上仍未能摆脱消极防御的被动局面。中国军队阵亡军官134人、土兵6340人，受伤军官219人、士兵4335人，失踪军官69人、士兵2896人；俘日军军官1人、士兵2人；缴获步枪35支、手枪2支、轻机枪3挺、重机枪2挺、步山炮1门及其他物品一批。日军战死军官39人、士兵254人，负伤军官57人、士兵1224人；俘获1196人；缴获迫击炮9门、重机枪33挺、轻机枪188挺、高射机枪2挺、步枪1720支。

第一次粤北会战后，第四战区贯彻蒋介石民国29年2月柳州作战会议和3月重庆各战区参谋长会议精神，坚持持久战，组织特种部队、游击队积极向日、伪军出击，疲惫困扰敌军，主力部队进行休整，准备发动秋季反攻，同机收复广州、汕头。六十二军在白沙、青塘回龙一带整训；六十三军一部守备棋盘山、吕田，主力在沙田、梅坑一带整训；六十五军一部守备横石、阳塘阵地，主力在阵地后整训；六十二军一五一师、六十五军一六O师及独立二十旅为战区预备队，集结曲江附近。日军退回广州后，其主力仍盘踞广州市及附近一带。一O四师团辖一三七、一六一、一七O联队部署于广州北郊广花、广从线，十八师团辖一一四、一二四联队部署于增城、东莞、宝安地区，三十八师团辖二二八、二二九、二三O联队部署于三水、西南、九江、新会、佛山一带。为破坏中国军队整训，防止秋季攻势，并为广东汪伪政权建立创造条件，经过5个月的休整，换兵易将，于民国29年(1940)5月间又向粤北发起大规模进攻。此为第二次粤北会战，又称良口战役。日军先发制人，对第十二集团军主力展开“扫荡”。此战日军投人总兵力约两万人，以三十八师团为主力，沿广从线由太平场、神岗一带向从化进犯；一O四师团约1000人、十八师团约2000人分别在花县地区和增城派潭地区配合作战。汪伪“和平救国军”1000多人也参与战斗。

第二次粤北会战于民国29年5月13日开始，至民国29年6月12日结束。整个战役分为三个阶段。

第一阶段由5月13日至23日，为战役开始阶段。5月13日，日军三十八师团分两路在从化发起进攻。左路进犯街口，中方一八七师迎战，争夺激烈，反复3次。17日街口被占，一八七师且战且退至荷村、新庄、白石山一带。与此同时，日军右路占领凤院、鸡笼冈、门楼关，中方一五二师退守三夫田一带。18~19日，日军由鸡笼冈分别向一八七师阵地白石山和一五二师阵地三夫田进攻，守军奋起抗击，在风火岭、李寨顶、石榴花顶一线展开激战。20日，日军突破李寨顶阵地进占良口。22日攻占横坑、石榴花顶。在花县，日一O四师团一部和伪军1000余人于16日分别由象山、两龙向十八岭、牛牯岭进犯，中方一五八师在奋起激战数日后退至福源水、正迳花、街亭一带高地，花县县城失守。

第二阶段由5月24日至31日，为激烈争夺阶段。十二集团军以3个半师的兵力，从东、西两侧向孤军深人至米步、良口的三十八师团反击。25日，一八七师从良口西南攻击米步之敌，打退日军；一五七师从良口北面攻占磋山，一五二师、一五三师各一部协力从良口东面攻占分水岭、黄牛山、大芒坳顶、五指山，一度攻入良口，敌增援反击，良口失而复得。26~31日，双方在良口附近形成拉锯战。

第三阶段由6月1日至12日，为日军退却、中国军队追击阶段。31日，六十三军顽强抵抗向增城派潭进犯的日军十八师团，使之无法前进；六十五军在花县阻击日一O四师团，使之不能与三十八师团协同作战。深入良口的日三十八师团因消耗疲困，于6月1日秘密退却，其他各部也渐次退却。十二集团军于2日开始发起追击，3日收复良口、派潭，4日克麻村，5日收复街口，至12日先后收复官村、黑山、和睦迳、凤院等地，双方恢复战前态势。第二次粤北会战结束。

据第十二集团军报告，此次战役打死打伤日军约2000人（日方记载亡251人、伤548人），俘日军5人、伪军28人，缴获武器一批。第十二集团军阵亡军官50人、土兵3018人，伤军官134人、士兵2091人，失踪军官8人、士兵322人，合计伤亡、失踪6523人。

两次粤北会战粉碎了日军攻占广东战时省会和战略要地曲江的战略企图，保卫了粤北和粤汉铁路，配合和支援了桂南会战，是粤省抗日战争中两次规模较大、战斗较激烈、影响较大的战役。

1944年底，日军集中兵力，南北合击粤北，经过20多天的激战，韶关等粤北大片地区陷落，日军打通了粤汉铁路交通线。国民党广东省政府由韶关、连县转迁龙川。

1944年11月，“日军第六方面军司令部制定了“一号作战”之第三期作战计划。日军以第20军的40师团、第23军之104师团和独立步兵第8旅团各部，总兵力约2万余人再次进犯粤北”。1945年1月11日，“为打通粤汉线，夺取江西遂川、赣州等地机场，以免盟军飞机利用机场，并防备美军在华南登陆，日军兵分5路，分别从桂南、湘南，以及广州、四会，向粤北重镇韶关发动进攻13日日军第四十师团，由湖南道县向粤境连州东陂、星子进犯。”正式进攻坪石，乐昌，标志着日军正式发动对粤北第三次攻势。

面对日军的进攻，广东韶关地区国民党军队与之展开了激烈的战斗。第三次粤北战役共分为三个阶段，由乐坪保卫战、清佛阻击战，韶关保卫战等战斗组成。

1945年1月17日乐坪保卫战打响了第三次粤北战役的第一枪。18日，“北路日军第四十师团从迳口潜窜狮子岩（罗家渡南），向梅花街方面进击，与乐、仁、乳守备区（司令林廷华）所部一六O师四七八团遭遇，双方随即展开了激烈交战，但由于日军多支优势部队分别在乐昌坪石周边进攻，以致坪乐地区的守军顾此失彼，疲于奔命，损失颇大，于23日被迫放弃坪石与乐昌，转进至韶关城区。至此，乐坪保卫战以中国军队失败告终。韶关北面门户洞开，为后期韶关保卫战埋下隐患。虽然乐坪保卫战失利，但据战后统计，乐坪保卫战中方伤日军130余人。在一定程度上，乐坪守军还是挫敌先锋。

乐坪保卫战之后，南路广州方面日军也于21日向清远与佛冈地区进攻。日军作战部署是派遣“独立第八旅团及一O四师团一部5000余人，进犯粤北，其先头部队于20日向清远、佛冈进犯。21日，日军千余人首先向港江南岸狐山进犯，以一部至白石均向岭仔脚前进，另一部则沿粤汉铁路北进”。而韶关国民党军方面，“时担任清远、佛冈防守的部队，为第七战区第六十五军的一五四师、独立第二十旅第一团等部。其中，一五四师的四六O、四六一团和独立第二十旅第一团担任北江东岸横石江口、关前、汤塘、棋盘山间粤北正面第一阵地守备，一五四师之四六二团则进出高桥、官庄西南地区”。双方在大松岗等阵地展开激战，虽然中国军队方面进行殊死抵抗，但由于日军实力过于强大，守军于25日，被迫撤出佛冈与清远，日军占领了佛冈与清远，控制了韶关南面地区，加上之前乐昌坪石的失守，日军在此时基本形成南北夹击之势，而中国军队只能退守韶关，形势对于国民党军十分不利。

在极端不利的条件下，退守韶关城内的守军依旧积极开展了韶关保卫战，“1945年1月23日下午，日军以104师团先头部队1000余人进抵曲江马坝附近，企图利用夜色靠近第十二集团军65军187师559团守备阵地，被中国守军发现并发生激战。因故众我寡，中国守军遂逐次转移。1月24日，日军主力开始向韶关市区莲花山及大小莲花阵地进犯”，双方战斗到1月26日晚，最终，“国民党韶关守备军以战况不利，且伤亡过重为由，遂令各部于1月27日零时起，向韶关城郊良村方向突围，转移至南雄，1月27日，韶关城区沦陷。”至此，韶关保卫战以国民党军退却而结束。此役，据战后相关统计，国民党军队共毙伤日军千余人。

韶关失守后，日军乘机进攻粤北其他城市，如南雄、始兴一带，而在退却中的国民党军在南雄、始兴一带开展阻击后撤入梅州至江西一线。南北两路日军于2月3日在新城会师，第三次粤北会战结束。日军占领粤北韶关及粤北大部分地区，粤北成为了沦陷区。到2月10日，日军占领广东沿海大部分地区，广东正式进入全面沦陷时期。

第三次粤北会战是湘粤赣战役中发生在粤境段战役的总称。此次会战自1月18日始，至2月3日结束，共历时17天。在这场会战中，前后经历了乐（昌）坪（石）保卫战、清（远）佛（冈）阻击战、韶关保卫战及南（雄）始（兴）阻击战等战役。这次会战日军投入的部队主力有第四十师团、第一O四师团和独立第八旅团，总兵力2万余人。国民党军参战队伍是第十二集团军及地方守备部队，兵力3.6万余人。会战中，第七战区司令长官部由韶关迁往江西龙南、寻乌及广东省兴宁：第十二集团军总部迁南雄，日军攻占南雄后又迁往三南地区。广东省政府则迁往龙川，后再迁平远大拓，部分省级机关、社团迁往连县。

这次会战，日军仅伤亡约2000人，就占领了粤北大片土地，打通了粤汉铁路南段。中国军队阵亡官兵1816人，伤645人，失踪946人。从1945年1月27日失守到8月29日国民党军队收复韶关，韶城共计沦陷七个多月。

前两次粤北会战，予日军以重创，保卫了广东抗战的大后方，保护了粤汉铁路线，粉碎了日军攻占广东战时省会曲江的战略计划，缓解了日军对湘桂等地的威胁，挫败了日寇逼降的阴谋，为稳定国民党南线战场起到了积极作用。第三次粤北会战虽然未能阻止日军进犯，但也牵制了日军的部分主力，打乱了日军的战略部署，从而使日本加速走向失败。

总之，抗战时期的粤北空战及三次正面会战，消灭了日军大量的有生力量，击破了日军“以战养战”的企图，对华南抗战乃至全国抗战的胜利都产生了积极的影响，创造了不可磨灭的历史功绩。

为纪念抗日战争阵亡将士，建有国民党第62军抗日阵亡将士纪念碑和陆军第63军抗日阵亡将士公墓，位于广州市从化区良口镇，均为广州市文物保护单位。每年清明节均有大批民众自发前来祭奠。