南方向和川黔公路沿线部署了罗广文部44军，南泉主阵地则部署了蒋介石从川北空运而来的胡宗南部王牌第1军167师。
第1军的前身源于黄埔军校教导团，是国民党中央军的嫡系主力，号称“天下第一军”，装备精良、战斗力强悍。
11月25日，刚刚参加完解放南川战役的12军35师103团奉命由南川神童坝抄山路飞兵进攻南温泉，26日下午3时，103团抵达南泉虎啸口后与守敌遭遇，打响了解放重庆的最后一场激战。
南泉制高点打鼓坪和建文峰的守军正是胡宗南部第1军167师，国共两军的精锐部队在此展开了激烈的阵地争夺战。激战中解放军先后占领了建文峰、五洞桥通道和南泉正街，但国民党守军的抵抗和反扑也非常顽强，战斗异常残酷。
28日晚11时，解放军参加南泉战斗的部队奉命有序撤出，由川黔公路到达长江上游的渡口后渡江汇入12军主力部队，受到重创的国民党军167师也因顾虑被围歼而退出了南泉，至此战斗结束，历时56小时。
南泉战斗是解放重庆外围战斗中最激烈、持续时间最长的一次战斗，也是解放战争期间解放军最后一次攻打特大城市的战斗。它重创了国民党重庆江南防线