經過討論，野津道貫再次做出了“二策並行”的決定，即以三分之二的兵力繼續圍攻熊本，三分之一的兵力南下，掃清南九州，“剪其羽翼”。》小說，
接連三天強攻的失敗，使政府軍首腦們清醒了不少，
之後政府軍調整了部署，主力開始向北移動。第四旅團向山鹿方面進發，第一旅團向田原阪方面進發，第二旅團以及第六第七聯合旅團向木留進發，第三旅團則負責守備海岸線。留下圍城的部隊由第五旅團新任旅團長山田顯義少將指揮，兵力爲第二、三、四、五、七旅團的一部以及協同隊等，總計十六個大隊，總數約30000人。
早在8月13日，九州島南部的薩摩防軍收到參謀本營的增援命令。14日，回鹿兒島募軍的宮崎八郎率新募軍從鹿兒島出發。17日下午四時從人吉出發，夜十一時達到電信局，得知政府軍已進入熊本縣境內。19日，宮崎八郎率軍北上。20日，宮崎八郎制訂了間道行進、在熊本城南與城內相呼應的方針。21日，宮崎八朗急行軍出發，夜裡到達南關。部下平野正助率領的部隊向山鹿，相良五左衛門、新納清一郎率領的部隊向高瀨進發。
22日早六時，宮崎八郎從南關出發，在高瀨稍事休息後，下午一時向植木前進。到達木葉時，乃木在木葉車站外與另外兩支部隊匯合，得知了熊本被圍攻的消息，於是改變了原先的計劃。決定取道高瀨。全軍進入熊本城助防。然後繼續南進。前進到了植木。另一方面，政府軍也得知了薩摩軍南下的消息，派出第五旅團和第四旅團前往植木以南的向阪阻擊。宮崎八郎派出小部隊偵察，得知政府軍向大漥退卻（估計這是政府軍的小股偵察部隊），他命令全軍南進至向阪，在此構築陣地，展開散兵線待敵。
薩摩軍展開散兵線時，已經是傍晚六時。宮崎八郎在日記中說當時“夕暉已沒，狗吠遠傳，四邊蕭然”。政府軍在黑暗中等待着薩摩軍的攻擊，然而沒有想到是薩摩軍爲了節省彈藥，乘着黑夜悄悄摸近，打算以白刃戰解決問題。政府軍先發現了薩摩軍的動向，開始射擊，薩摩軍佯裝退卻，卻將精銳的拔刀隊埋伏在道路兩側。追擊的政府軍遭到拔刀隊的突然攻擊，狼狽退卻。隨着戰鬥的展開。行軍中掉隊的薩摩軍士兵也陸續加入戰鬥，向政府軍拼命射擊。激戰中。薩摩軍的左右兩翼迂迴到政府軍的側後，對其進行側射。政府軍一時大亂，開始潰退，軍官下令燒燬彈藥物資，然後後撤到千本櫻一線。當時，政府軍第十四聯隊河原林雄太少尉十餘名士兵他負責守護聯隊旗。然而在混亂的後衛戰中，河原林少尉卻被薩摩軍殺死，政府軍第十四聯隊的隊旗也落入薩摩軍手中。
此戰政府軍投入4000人，薩摩軍則約5000人。雖然雙方的傷亡均不大，薩摩軍戰死300餘人，傷125人；政府軍戰死402人，傷225人。然而政府軍焚燬物資，狼狽退卻，還被奪走了聯隊旗，無疑是很丟人的敗仗。宮崎八郎率領外圍薩摩軍的勝利對在熊本城攻防戰中沮喪下去的薩摩軍士氣是一個極大的鼓舞，薩摩軍還特地將奪來的第十四聯隊旗掛在陣前，耀武揚威。
植木之戰的當天，政府軍的第一、第二旅團到達了田岡，然後急速南下。政府軍還將北面的部隊增加到六個大隊，一路從本道，另一路從山鹿口，向高瀨進擊。23日，雙方在木葉爆發了戰鬥。政府軍的兵力爲六個大隊12000人，薩摩軍也投入了9000人。這一戰仍以政府軍的失敗而告終。政府軍將主力放在木葉川沿岸與薩摩軍的神宮寺隊對峙，然而沒有想到薩摩軍從木葉山一線迂迴了過來，橫掃政府軍的側後。政府軍被擊潰，各部完全喪失了指揮，潰不成軍，四散奔逃，政府軍指揮官山治元治少將本人也差點陷入薩摩軍的包圍中，虧得運氣好，才得以脫身。《西南記傳》中這樣記載：
“薩軍數千人早已自木葉山迂迴，以掩殺稻佐背面，輜重搬運的役夫，驚惶狼狽，棄車而走，官軍亦崩潰。正面之薩軍，乘勢亂進，其狀如洪水決口，絕難抵擋。山治少將欲將潰兵集結於後衛線，急驅就其地，偶有薩軍處稻佐之歧路，加以狙擊。阪谷大隊長率兵卒兩名，進戰而死。時正黃昏，凍雨撲衣，硝煙塞面，咫尺之間，不辨敵我。兩軍混鬥，白兵相逼，乃至赤手相博。真是一副活修羅場，其慘其悽，難以名狀。”
“官軍久苦戰之，山治少將以其馬既疲，換其吉平大佐之馬。偶中彈丸，苦嘶奔逸，將陷敵中。未幾，馬斃，少將墜地。薩軍揮銃迫之。大橋聯隊長以身翼蔽少將，因而陷入重圍之中，白刃亂下。摺澤上尉亦鼓勇返戰，遂中數彈。少將得間走，與一隊共涉木葉川，得以到達寺田山。”
“官軍敗戰又敗戰，未遑整頓隊伍，而薩軍尾擊又急。依功力上尉、中山中尉等收拾潰兵數十，阻擊稻佐之薩軍。”
這一戰政府軍的具體傷亡並無準確數字，山治元治在當天的日記中也只是說：“本日大戰，大橋聯隊長、吉平大佐戰死。”大概是敗得太慘，有意迴避。
由於外圍作戰的失敗，政府軍對熊本城的合圍也因此而打破，野津道貫冷靜判斷了局勢之後，下令繼續強攻熊本城，
從當時的兵力對比看，熊本一帶的政府軍至少城內的薩摩軍多四至五倍，居於絕對優勢。如果日本政府軍與俄軍密切配合，實行分割包圍的戰術，有可能將分兵把守熊本城內外的薩摩軍各個殲滅。但由於野津道貫一心想要由政府軍拿下薩摩軍最後的堡壘熊本。以致喪失了有利戰機。
9月2日。由永山彌一郎率領4800人。從長崎乘船前來增援熊本。政府軍前來截擊。野津鎮雄親自督戰，所部政府殺傷薩摩軍1000餘人，奪得大炮兩門，令一路政府軍繞到側後進攻，永山軍兩面作戰，表現極爲英勇。7日，政府軍一再增援，永山軍於血戰七晝夜後失利。全軍潰散，永山彌一郎見事不濟，掏錢買下了一間民房，**於其中。桐野利秋在得知永山死信之後慨嘆：“我軍喪失了一員無可替代的勇將。”永山彌一郎是在討論起事問題時最反對舉兵的人之一，而他的死，卻並不見得比曾斥責他爲“膽小鬼”的筱原國幹，來得懦弱半分。
儘管戰局不利，但薩摩軍諸將依然率軍英勇奮戰，爲了防止切斷長崎與熊本間的陸上通路，貴島清率領一隊薩摩軍出城。與14日起與政府軍大戰，擊斃政府軍甚多。左路中島健彥部與邊見十郎太部。於15日抵達海岸一帶，掩護民衆撤離。爲了防止政府軍來襲，薩摩在此處修築了一座臨時炮臺，集中了帶出來的所有大炮，派阿多壯五郎率1000餘人防守，熊本守軍則下降到了33000人，而政府軍集結的攻城部隊則達到了約60000人。
政府軍從17日起，爲打通進入熊本城的通路，連續四天猛攻熊本東門，並以80門大炮支持，勢在必得，結果被筱原國幹所部逐次擊退。21日，政府軍再度集結猛攻，並由俄軍出動哥薩克馬隊千餘人包抄，血戰近五小時，終因城門內棉花倉庫起火，東門陷於敵手，筱原國幹率軍退守堤頭。此役薩摩軍監軍伊東直二陣亡，筱原國幹所部傷亡3000餘人，守衛東門的薩摩軍官兵幾乎全數陣亡於陣地之上。政府軍傷亡近5000餘人，道路上疊屍重重，人馬幾不能行進。
政府軍進攻東門時，亦分別攻擊光明寺、有馬臺、勝古神社一帶，分別遭別府晉介、西鄉小兵衛部擊退。22日，林逸青又率奇兵隊在南門擊退了政府軍的進攻。至此，薩摩軍已與政府軍血戰12日，據外人記載：“薩兵雖少，皆拼死向敵而戰，最可畏者，林逸青所部奇兵隊耳；蓋林軍有進無退，每爲各軍之先，雖受槍炮，前者斃，後者又進，其猛處誠有非他軍所可比擬者。”
23日，政府軍援軍21000餘人在山縣有朋的率領下進抵熊本。野津道貫隨即召開軍事會議，決定繼續強攻熊本。會中將熊本戰區重新分配，野津道貫軍負責熊本西、北、南三面，以南面爲主；山縣有朋軍負責東面，並阻止長崎方向前來的薩摩軍援軍。
25日至28日，桐野利秋親率所部輪番與日本政府軍大戰，政府軍不敵，傷亡慘重，被迫後退，桐野利秋一度收復了東門。同時，野村忍介亦率軍擊退進攻北門的政府軍，並一度奪回外圍的陣地。薩摩軍前鋒河野主一郎所部在豔阪與政府軍苦戰，連續八晝夜，彼此傷亡均極爲慘重。後路村田新八率炮兵四面遊擊，增援各部，對政府軍殺傷甚重。桐野利秋和林逸青分派各軍在巷隘嚴防。此時雖然經過連日激戰，熊本守軍傷亡很大，但士氣仍然高漲。
但此時，在野津道貫的一再申請下，又有14000人的政府軍（隨帶火炮69門）進抵熊本，這時進抵熊本城下的政府軍總數已經接近了80000人。29日拂曉，政府軍於光明寺南路修築炮臺，三面猛攻薩摩軍陣地。次日，又以巨型臼炮再攻，薩摩軍以75毫米炮12門，120毫米炮6門還擊，雙方炮戰正酣之際，林逸青率奇兵隊300人趁機衝入政府軍炮兵陣地，擊斃政府軍511人，炸燬重炮3門。山縣有朋得知林逸青現身，立刻命令山川浩大佐率拔刀隊前去截殺林逸青，但山川浩到達時，林逸青已然率部下退走，只留下一地的死屍和毀壞的火炮。
10月1日，政府軍援軍12000人重新發動進攻，並在城門外架炮向城內轟擊。林逸青再次親自率兵夜襲。政府軍撤退。第二天。山縣有朋不顧傷亡又一次發動進攻。又被擊退。
10月3日，政府軍兵分三路大舉進攻，筱原國乾親至陣前督戰，政府軍集中炮火猛轟，薩摩軍炮兵因連日激戰，彈藥不足，炮火很快被政府軍壓制，陣線動搖。筱原國幹身着黑色軍服，披紅披風，手執戰刀，騎於馬上，往來奔馳指揮，山川浩認出了筱原國幹，通知了山縣有朋，山縣有朋下令向筱原國幹所在的方向射擊，政府軍槍炮齊射，一時間彈如雨下。筱原國幹身中三彈，猶奮力砍殺敵兵。死戰不退，左右勸其暫避，筱原國幹言曰：“此致命遂志之日也，雖及死不得退此一步。“，未幾，亂槍射來，筱原國幹，遍體鱗傷，衣袍盡赤，猶奮臂指揮督戰，最後飛彈洞胸，墜於馬下，歿於陣中。同時殉難者尚有越山休藏、鬆谷英孝等武士首領。不過薩摩軍並未因喪**爲實際前敵指揮的筱原國幹而受挫敗，依然奮勇衝殺，取得了此次戰役的勝利。親歷此戰役，作爲薩摩軍同盟的熊本武士首領池邊吉十郎有詩：“君不見熊本之險險於城，突兀摩空路崢嶸。煙籠高瀨川邊水，風捲三嶽峰上旌。一朝傳警笑相待，忽聞千軍萬馬聲。硝煙爲雲彈爲雨，壯士一命鴻毛輕。吶喊聲和巨炮響，山叫谷吼乾坤轟，炮聲絕處鬆聲寂，一輪皎月照陣營。”就是這次激戰的真實寫照。
筱原國乾的屍體被送回西鄉隆盛所在的參謀本營時，依然裹着如血一樣殷紅的斗篷。西鄉隆盛看到筱原國乾的屍體，悲傷難禁，失聲痛哭。志在“征伐四方”的筱原國幹終戰歿於故鄉的土地上，而更多如筱原國幹一樣的交戰雙方的日本武士們，還要繼續擔戈披甲，在彈雨紛飛、炮石交墜的戰場上爲日本武士最後的榮光奮戰爭先。
從10月2日至4日，交戰雙方几乎每天都組織數千人規模的進攻，戰鬥相當激烈，在日本政府軍的猛烈進攻下，薩摩軍因兵力軍火不足，漸漸處於下風。10月5日那天，政府軍第五次猛攻北門，將北門攻破。在東門，政府軍於10月5日晚以死囚組成的敢死隊數百人爲前驅，踩爆薩摩軍埋設的地雷，一度衝進了東門。守軍奮力抵抗，內城的居民也利用暗夜打冷槍、發射火箭、以刀劍砍殺敵兵，積極配合薩摩軍打擊敵人，但到天明時，東門終於失陷，守軍全部陣亡。政府軍開始從東門和北門一擁而入，同薩摩軍展開巷戰。
10月7日，攻進熊本城內的政府軍已增至17000餘人。當日，野津道貫召開軍事會議，決定分兵兩路攻擊內城，一路由野津鎮雄所部沿主道前進，曾我佑準所部爲後援，從界河東岸向北進攻薩摩軍炮臺及熊本城東北，切斷河東薩摩軍與城內參謀本營的聯繫。另一路由山田顯義率領，山治元治所部爲後援，進攻熊本城南門。
10月8日夜，界河東岸的政府軍向北進攻，9日黎明炮擊薩摩軍貴島清等部陣地。10日上午7時左右，政府軍炮擊熊本城東南壕牆外的火藥庫，引起了劇烈的爆炸。政府軍乘機強攻薩摩軍各陣地，並向薩摩軍炮臺進攻。至13日中午12時，薩摩軍被迫撤出各陣地，紛紛向南郊潰退，政府軍乘勝進抵東南城下。界河西岸的政府軍於13日凌晨出城南面土牆，經光明寺向熊本城南門進逼，炮兵則在城南面壕牆上炮擊熊本城區。南門內外薩摩軍奮起抵抗，西門附近的薩摩軍炮兵開炮轟擊光明寺附近的政府軍。此前，城門外居民已挖開河堤，使政府軍被阻於光明寺附近一帶，經過商議，政府軍指揮官決定架橋強攻。
正在雙方鏖戰之時，趁亂混進城內的政府軍滲透部隊人員將熊本南門一段城牆曾經倒塌過的詳情密告政府軍。14日晨，政府軍敢死隊藉助強大炮火的掩護，拼命衝到牆根，埋設**，炸開了那段城牆，政府軍於是蜂擁而入，攻佔了南門。守軍先在城牆上奮力抵抗，繼則同政府軍展開巷戰，打死打傷政府軍3000餘人，但終因經不住政府軍的炮火轟擊，被迫後撤。
政府軍從南門入城後，便北上配合城東北的政府軍夾攻城內的薩摩軍主炮臺。炮臺守軍雖腹背受敵，仍英勇作戰，在斃傷政府軍千餘人名後撤離並引爆了預先埋設的**，徹底炸燬了炮臺，攻上炮臺的政府軍士兵全部被炸身亡。