1941年4月，日本陸軍部次長(zhǎng)阿南惟畿接任第十一軍司令官職。阿南到任后，即開(kāi)始考慮以長(zhǎng)沙為主體的作戰(zhàn)設(shè)想。7月上旬，第十一軍進(jìn)攻長(zhǎng)沙計(jì)劃初步完成，并被命名為“加號(hào)作戰(zhàn)”。
8月中旬，日軍開(kāi)始秘密移動(dòng)，逐步向湘北集結(jié)。
針對(duì)日軍的陳兵北方，第九戰(zhàn)區(qū)司令官薛岳也加強(qiáng)了防御，修訂了第一次長(zhǎng)沙防御計(jì)劃。他判斷日軍將以一部向三江口—秀才埠—吉安道，或沿贛江向豐城—新淦—吉安道；—部向高安—上高—萬(wàn)載道；一部向修水—銅鼓道或九宮山—修水—銅鼓道；一部向桃樹港—龍門廠—獻(xiàn)鐘道；一部由九嶺—平江道指向?yàn)g陽(yáng)—醴陵；主力向楊林街—長(zhǎng)樂(lè)街—福臨鋪道及粵漢鐵路湘江兩岸會(huì)攻長(zhǎng)沙。第九戰(zhàn)區(qū)的兵力分布是，湘北方面第九十九軍防守湘江至洞庭湖沿岸線，第四軍防守新墻河一線，第三十七軍、第二十六軍防守汨羅江一線，第十軍集結(jié)衡山整訓(xùn)；鄂南方面第三十集團(tuán)軍及第五十八軍和第二十軍，防守地帶未變；贛北方面第七十二軍、新三軍、預(yù)備第五師、鄂贛邊區(qū)挺進(jìn)軍、第七十四軍集結(jié)于新喻、分宜整訓(xùn)①。
9月6日，日第六師團(tuán)向岳陽(yáng)東南的大云山發(fā)動(dòng)攻擊。守軍第九戰(zhàn)區(qū)第四軍傷亡很重。8日軍長(zhǎng)歐震害怕第四攻擊會(huì)被日軍全殲，決定于傍晚撤出戰(zhàn)斗。但第二十七集團(tuán)軍司令楊森則認(rèn)為大云山至關(guān)重要，應(yīng)堅(jiān)持固守，同時(shí)請(qǐng)示薛岳將第三十七軍的第六十師撥歸第四軍指揮。9月，日第四十師團(tuán)到達(dá)大云山附近，接替第六師團(tuán)繼續(xù)圍攻大云山。 日第六師團(tuán)則抽身退走，準(zhǔn)備與以后到達(dá)戰(zhàn)場(chǎng)的日軍主力對(duì)湘北展開(kāi)總攻。日軍連續(xù)幾天的攻擊并沒(méi)有取得很大的進(jìn)展，這使薛岳誤認(rèn)為日軍的進(jìn)攻只是一場(chǎng)小規(guī)模的攻擊行動(dòng)，因此命令已經(jīng)參加大云山戰(zhàn)斗的第五十八軍新十師、第四軍五十九師、第三十七軍六十師等于11日開(kāi)始向大云山周圍的日軍發(fā)起攻擊。11日拂曉，日第六師團(tuán)第十三聯(lián)隊(duì)被圍困在甘田附近，后被日第四十師解圍而去。第四十師到達(dá)戰(zhàn)場(chǎng)繼續(xù)牽制守軍，而守軍卻根本沒(méi)有發(fā)覺(jué)當(dāng)面的日軍已經(jīng)被替換了。因而在12日繼續(xù)對(duì)甘田進(jìn)攻時(shí)，遭到了日第四十師團(tuán)第二三四聯(lián)隊(duì)(亦稱重松支隊(duì))的頑強(qiáng)反擊。此時(shí)楊森按照薛岳的命令，又將第五十八軍新十一師和第四軍第一○二師調(diào)來(lái)投入戰(zhàn)斗，用五個(gè)師的兵力來(lái)圍攻甘田附近日軍。13、14兩日，守軍五個(gè)師合力壓縮包圍，并在甘田及其附近的馬嘶、團(tuán)山坡與日軍發(fā)生激戰(zhàn)。重松支隊(duì)處于混戰(zhàn)狀態(tài)，后經(jīng)荒木支隊(duì)加入戰(zhàn)斗，才穩(wěn)住了陣腳。14日傍晚，薛岳繼續(xù)命令第五十八軍向西和西南、第四軍向西和西北日軍加緊攻擊。15日楊森根據(jù)岳陽(yáng)道上已有數(shù)萬(wàn)日軍活動(dòng)、新墻河北岸日軍已開(kāi)始架設(shè)浮橋的報(bào)告，斷定日軍將發(fā)動(dòng)大規(guī)?？偣?。于是急電報(bào)告薛岳，同時(shí)卻又準(zhǔn)備消滅甘田日軍之后再進(jìn)行下一步行動(dòng)。因此，他命令孫渡、歐震兩人到前線指揮，師長(zhǎng)親往督戰(zhàn)，在17日拂曉發(fā)動(dòng)猛攻，以期一舉殲滅甘田附近日軍。
17日，日軍已經(jīng)完成攻擊準(zhǔn)備，第三、第四、第六師團(tuán)和第四十師團(tuán)主力并列第一線，荒木、早淵兩支隊(duì)配置側(cè)翼，擺開(kāi)了鉗形攻擊的架勢(shì)。
18日拂曉，日軍四個(gè)師團(tuán)按計(jì)劃發(fā)起全線總攻擊。 日軍在飛機(jī)炮火支援下，以裝甲車相配合，向新墻河杉木橋沿港口一線約二十公里的守軍正面陣地發(fā)動(dòng)了猛烈進(jìn)攻。此時(shí)，守備新墻河南岸陣地的第四軍，已經(jīng)將第五十九和第一○二兩個(gè)師的主力調(diào)去圍攻甘田附近日軍，剩下的只有第九十師和第一○二師的一部分防守在陣地上。而日軍的40門大炮、50架飛機(jī)、10余輛裝甲車，主要攻擊點(diǎn)全都集中在第一○二師一線陣地。同時(shí)，日軍還空降傘兵于一○二師陣地后方襲擊該師師部。不到兩小時(shí)，第一○二師全線崩潰。日軍輕易突破第一○二師防線后，又迅速占領(lǐng)了第九十師陣地。正在新墻河北岸的楊森，看到日軍進(jìn)攻如此迅猛，丟下被圍的重松支隊(duì)，急令第五十八軍和第四軍各師迅速趕赴南岸抵擋日軍。但是，日軍突破第九十師和第一○二師防地后，新墻河以西和粵漢鐵路兩側(cè)，就只有少數(shù)警戒部隊(duì)了，日軍如入無(wú)人之境。第四軍和第五十八軍哪里還能超越日軍，跑到日軍前面去堵截呢？日軍第三、第四師團(tuán)和早淵支隊(duì)，長(zhǎng)驅(qū)直入，迅速擴(kuò)展，在西至洞庭湖畔，東至長(zhǎng)岳公路的廣大區(qū)域里，到處尋找第九戰(zhàn)區(qū)部隊(duì)進(jìn)行打擊。設(shè)在新墻河南岸的第四軍軍部遭到日軍偷襲后，歐震見(jiàn)日軍來(lái)勢(shì)兇猛，命令所屬各師向長(zhǎng)岳公路以東山地撤退，躲避日軍的初期鋒芒。但日軍仍然跟蹤追擊，直到晚上將第四軍追進(jìn)深山后，才停止了進(jìn)攻。19日，阿南惟畿命令留下第四十師團(tuán)將第四軍繼續(xù)壓迫于山地，第三、第四、第六師團(tuán)繼續(xù)南進(jìn)，傍晚時(shí)分到達(dá)汨羅江北岸。
18日上午，日軍平野支隊(duì)在?？哲妳f(xié)助下，也在湘江口兩側(cè)上、下青山登陸成功，封鎖了通道。
日軍總攻開(kāi)始后，第九戰(zhàn)區(qū)急電報(bào)告軍委會(huì)，請(qǐng)求增派三至四個(gè)軍作戰(zhàn)，同時(shí)急忙部署汨羅江南岸的陣地。這次，戰(zhàn)區(qū)參謀長(zhǎng)吳逸志不愿后撤，與薛岳一起在前方指揮戰(zhàn)事。薛、吳的部署是，將第三十七軍與第二十六軍沿汨羅江南岸一字?jǐn)[開(kāi)，從平江以西到湘江岸邊，全線占領(lǐng)陣地，準(zhǔn)備利用汨羅江天然障礙拼死抵擋日軍。他們將戰(zhàn)區(qū)直屬炮兵旅也拉到汨羅江南岸，準(zhǔn)備支援步兵戰(zhàn)斗。對(duì)這種死守陣地的打法，當(dāng)時(shí)參謀處的趙子立提出了不同意見(jiàn)：我們現(xiàn)在與日軍決戰(zhàn)的力量還不夠，必須等待第十軍和第七十四軍的到來(lái)；等待援軍到來(lái)，就要爭(zhēng)取時(shí)間，而爭(zhēng)取時(shí)間只能用節(jié)節(jié)抵抗，不能用“一地持久防御”的辦法。他建議第二十六軍、第三十七軍、第五十八軍三個(gè)軍從汨羅江開(kāi)始，向南交替進(jìn)行抵抗，到瀏陽(yáng)河南岸后轉(zhuǎn)為防御；等第十軍和第七十四軍到達(dá)戰(zhàn)場(chǎng)后再進(jìn)行反攻。但是，薛、吳不同意趙的意見(jiàn)，并于9月19日下午發(fā)出了如下命令：1. 第九十九軍第九十九、九十二兩師撥歸第三十七軍軍長(zhǎng)陳沛指揮，加上第三十七軍的第九十五、一四○師共計(jì)四個(gè)師死守汨羅江南岸左翼浯口—駱公橋—營(yíng)田—湘陰一線；2.第二十六軍占領(lǐng)汨羅江南岸金井——將軍壩第二線陣地，準(zhǔn)備與敵決戰(zhàn)(次日改令第二十六軍進(jìn)入汨羅江南岸右翼浯口—甕江第一線陣地，與第三十七軍并列抵御日軍南下；3.第七十二軍改調(diào)平江，支援汨羅江戰(zhàn)斗；4.戰(zhàn)區(qū)炮兵指揮官王若卿，率炮兵第一團(tuán)開(kāi)往金井，指揮該團(tuán)與重型迫擊炮第二團(tuán)，先協(xié)助第三十七軍守勢(shì)作戰(zhàn)，拒止南犯日軍，爾后支援第二十六軍攻擊。同時(shí)還命令第二十七集團(tuán)軍楊森指揮第四、第五十八、第二十軍三個(gè)軍在日軍側(cè)后由北向南進(jìn)行側(cè)擊或追擊。
9月19日傍晚，日軍各師團(tuán)到達(dá)汨羅江北岸準(zhǔn)備渡河，這時(shí)，薛岳對(duì)各軍下達(dá)的作戰(zhàn)命令被日軍無(wú)線電情報(bào)偵察臺(tái)截獲。阿南惟畿獲悉第九戰(zhàn)區(qū)部署后，派飛機(jī)進(jìn)行空中偵察對(duì)照，證明屬實(shí)，于是臨時(shí)變更部署，命令第三、四兩師團(tuán)包圍第三十七軍正面陣地的兩個(gè)師；第六師團(tuán)包圍第二十六軍；第四十師團(tuán)壓迫第二十七集團(tuán)軍于山地的任務(wù)由江藤支隊(duì)接替后，第四十師團(tuán)與第六師團(tuán)一起圍殲第二十六軍。其攻擊計(jì)劃為：先以一部渡過(guò)汨羅江，從正面陣地攻擊，主力部隊(duì)向東移動(dòng)，第六師團(tuán)從平江守軍與第二十六軍結(jié)合部穿過(guò)，第三、四師團(tuán)從第二十六軍與第三十七軍結(jié)合部穿過(guò)，包圍消滅汨羅江南岸右翼的第二十六軍，再向左包圍消滅第三十七軍。阿南惟畿在指揮所里得意地說(shuō)：“應(yīng)將包圍圈在東方部署三層，西方部署兩層，且應(yīng)更加擴(kuò)大規(guī)?！?。然后對(duì)各師團(tuán)長(zhǎng)發(fā)布命令：決定于22日黃昏開(kāi)始行動(dòng)，在撈刀河以北地區(qū)捕捉殲滅當(dāng)面之?dāng)场?br>9月20日，軍委令根據(jù)這次日軍兵力多進(jìn)攻勢(shì)的情況，對(duì)第三、第五、第六、第九各戰(zhàn)區(qū)發(fā)出指令：以確保長(zhǎng)沙乘機(jī)打擊消耗敵人為目的，第九戰(zhàn)區(qū)應(yīng)先以一部向汨羅江以北地區(qū)行持久戰(zhàn)，并各以有力一部固守湘江兩岸及汨羅江南各既設(shè)陣地，加強(qiáng)抵抗，保持主力于外翼，求敵側(cè)后攻擊之；第六戰(zhàn)區(qū)應(yīng)向荊(州)、宜(昌)敵人積極進(jìn)攻，相機(jī)收復(fù)宜昌；第三、五戰(zhàn)區(qū)應(yīng)向各當(dāng)面之?dāng)痴归_(kāi)積極攻擊，策應(yīng)第九、六戰(zhàn)區(qū)戰(zhàn)斗。同時(shí)，軍委會(huì)又令第六、七兩戰(zhàn)區(qū)各抽調(diào)一個(gè)軍增援第九戰(zhàn)區(qū)，第六戰(zhàn)區(qū)為第七十九軍，限于23日到達(dá)益陽(yáng)，第七戰(zhàn)區(qū)為暫編第二軍，限于25日鐵運(yùn)到株洲；軍委會(huì)直轄部隊(duì)第二十六軍、第十軍和第七十四軍歸第九戰(zhàn)區(qū)指揮②。
9月21日拂曉，第二十六軍軍長(zhǎng)蕭之楚率其第四十四師按薛岳20日命令從汨羅江第二線陣地向第一線指定地點(diǎn)進(jìn)發(fā)?？墒牵筷?duì)剛剛到達(dá)甕江附近，就遭到早已集結(jié)在那里的日軍第六師團(tuán)的猛烈攻擊。第四十四師堅(jiān)持戰(zhàn)斗到22日仍然無(wú)法擺脫敵人。于是蕭之楚命令他的第三十二師前來(lái)解圍。但第三十二師在浯口被日軍第三師團(tuán)三面圍攻，死傷慘重，被迫后退。23日， 日軍第六師團(tuán)繞到第四十四師背后，準(zhǔn)備四面合擊。蕭又急令其第四十一師前往攔截。在這種情況下，經(jīng)蕭多次請(qǐng)求，薛才同意第二十六軍撤到稍后一點(diǎn)的蒲塘，“以蒲塘為中心，對(duì)敵作戰(zhàn)。”24日，日軍第四十師團(tuán)將第二十七集團(tuán)軍壓迫于山地的任務(wù)被江藤支隊(duì)接替后，又參加第六師團(tuán)圍殲第二十六軍的戰(zhàn)斗。日軍兩個(gè)師團(tuán)跟蹤到蒲塘，繼續(xù)圍攻第二十六軍。25日，日軍攻破第四十一、四十四兩師后，圍住了第三十二師和第二十六軍軍部，經(jīng)過(guò)一場(chǎng)激戰(zhàn)，第二十六軍已被打得七零八落。幸虧第三十七軍有一個(gè)失去聯(lián)系的團(tuán)進(jìn)入蒲塘附近，才幫助蕭之楚殘部突出了重圍。
在第六師團(tuán)和第四十師團(tuán)圍殲第二十六軍的同時(shí)， 日軍第三、四師團(tuán)也開(kāi)始了對(duì)第三十七軍的圍攻。第三十七軍第九十五師和第一四○師，守備的是洞庭湖與汨羅江所形成的三角地帶的死角，日軍不來(lái)，他們不敢撤退；日軍來(lái)了就不容易走掉。22日，日軍第三、四師團(tuán)以一部攻擊第九十五師和第一四○師正面，以第四師團(tuán)主力從第九十九師與第九十五師結(jié)合地帶穿過(guò)， 自左往右向第九十五師神鼎山陣地迂回；以第三師團(tuán)主力從第一四○師雙江口陣地(與第二十六軍結(jié)合地帶)右側(cè)插入，自右往左向第一四○師側(cè)后迂回，企圖從左右兩方面將第三十七軍的兩個(gè)師包圍消滅在汨羅江三角地帶以內(nèi)。守軍第九十五師師長(zhǎng)羅奇、第一四○師師長(zhǎng)李棠分令所部從左右兩面堵?lián)?，?yán)守陣地。羅奇對(duì)下屬各團(tuán)說(shuō)：“神鼎山之線陣地，其固守與否，非特本師之榮譽(yù)，即全戰(zhàn)場(chǎng)之勝敗，實(shí)利賴之，當(dāng)此頑敵壓境，凡我官兵，宜益加奮發(fā)忠勇、堅(jiān)強(qiáng)固守，殲彼倭寇，建立奇功。如敢畏葸不前，擅自退卻者，定以軍法從事。”23日拂曉，從第一四○師右側(cè)突入的日軍第三師團(tuán)，在飛機(jī)大炮掩護(hù)下，一面組織便衣隊(duì)四出突擊，一面向雙江口陣地全線猛攻。守軍在硝煙彌漫、血肉橫飛的情況下，仍然堅(jiān)持抵抗，傷亡十分慘重。第一四○師后方傷員收容所，遭到日軍小股部隊(duì)偷襲，傷兵大部被害。中午時(shí)分，第一四○師陷入日軍重圍。各方通訊聯(lián)絡(luò)中斷，全師官兵在一片混亂中各自為戰(zhàn)，堅(jiān)持與敵搏斗。黃昏時(shí)分，李棠率領(lǐng)殘部突出日軍包圍，向南撤退。同一天，第九十五師在神鼎山頑強(qiáng)阻擋著日軍第四師團(tuán)的攻擊，一直堅(jiān)持到下午3點(diǎn)。24日，第三十七軍奉命南撤收容整理。
日軍將第二十六、三十七軍擊退后，繼續(xù)南進(jìn)，并在福臨鋪、金井匯合，向剛剛到達(dá)金井附近的第十軍進(jìn)行包圍。
第十軍是奉命乘火車至株洲，再轉(zhuǎn)運(yùn)長(zhǎng)沙，于22日北上到達(dá)金井地區(qū)的。當(dāng)時(shí)日軍第三師正從第三十七軍右翼迂回，薛岳即令第十軍軍長(zhǎng)李玉堂策應(yīng)第三十七軍作戰(zhàn)，李旋即令其第一九○師、預(yù)備第十師、第三師等三個(gè)師加入戰(zhàn)斗。
9月23日，第一九○師前衛(wèi)與日軍第三師團(tuán)先頭部隊(duì)遭遇，發(fā)生小戰(zhàn)。此時(shí)，第一四○師圍困正緊，第三十七軍軍長(zhǎng)陳沛電請(qǐng)第一九○師北上解圍。師長(zhǎng)朱岳率軍到達(dá)神鼎山附近后，李玉堂卻根據(jù)薛岳的命令，將其拉回福臨鋪防守。24日，第一九○師奉命回防，師部駐扎在福臨鋪附近的梁家。日軍擊潰三十七軍后，跟蹤進(jìn)逼第一九○師。當(dāng)天清晨，日空軍炮火掩護(hù)千余步兵直搗朱岳的師部。朱岳率全師直屬部隊(duì)一起應(yīng)戰(zhàn)。經(jīng)過(guò)一場(chǎng)激烈搏斗后，朱岳受傷，副師長(zhǎng)賴侍湘陣亡，戰(zhàn)斗兵員僅剩10余名，一時(shí)陷入混亂狀態(tài)。上午10時(shí)半，師參謀長(zhǎng)陶修代理副師長(zhǎng)，率領(lǐng)師部殘余人員突圍。中午，日軍第三師團(tuán)搗毀第一九○師師部后，又分頭圍殲第五六八、五六九、五七○等三個(gè)團(tuán)。到下午時(shí)分，第一九○師已潰不成軍。晚上11時(shí)，陶修率殘部向株洲突圍收容。
預(yù)備第十師師長(zhǎng)方先覺(jué)于23日率全師剛剛占領(lǐng)金井一線陣地，日軍第六師團(tuán)下午6時(shí)便開(kāi)始攻擊。24日上午，第六師團(tuán)在飛機(jī)掩護(hù)下分三路向金井猛撲。金井陣地大部被敵人飛機(jī)炸毀，雙方混戰(zhàn)激烈，預(yù)十師傷亡嚴(yán)重。午后，日軍在東、西、北三面圍攻的同時(shí)，另派有力一部向南迂回，抄襲金井陣地后方，企圖切斷預(yù)十師退路。師長(zhǎng)方先覺(jué)見(jiàn)狀，頓時(shí)驚慌失措，其余人員見(jiàn)師長(zhǎng)如此，亦爭(zhēng)先恐后奪路而逃，金井被日軍占領(lǐng)。下午3時(shí)，千余日軍繼續(xù)追擊，預(yù)十師殘部四處逃散。25日，預(yù)十師經(jīng)整理后占領(lǐng)學(xué)士橋一線陣地，晚上又遭到日軍第三師團(tuán)的攻擊，重新陷入混亂。26日，方部到達(dá)長(zhǎng)沙以北地區(qū)收容集結(jié)。
第三師師長(zhǎng)周慶祥，奉命率部占領(lǐng)福臨鋪附近的高倉(cāng)一線陣地。24日，日軍第三師團(tuán)擊垮第一九○師朱岳部后，即以一部進(jìn)攻周慶祥師右翼陣地。晚上， 日軍第四師團(tuán)攻抵周部左翼陣地。25日，周師兩面受敵，陷于苦戰(zhàn)。26日，周師受敵三面包圍。此時(shí)日軍第六師團(tuán)和第四十師團(tuán)各自擊破當(dāng)面守軍后，一齊向南涌來(lái)，周師被日軍切成數(shù)段，三個(gè)團(tuán)互相失去聯(lián)系，各自為戰(zhàn)。傍晚突出重圍。27日，李玉堂在長(zhǎng)沙以東的?黎市整理殘部。
第九戰(zhàn)區(qū)的三個(gè)主力軍被逐個(gè)擊潰之后，薛岳手中就只剩下第七十四軍了。第七十四軍軍長(zhǎng)王耀武根據(jù)薛岳命令將部隊(duì)開(kāi)赴撈刀河迎戰(zhàn)。當(dāng)時(shí)日軍四個(gè)師團(tuán)已經(jīng)結(jié)束了圍殲第十軍的戰(zhàn)斗，正張開(kāi)羅網(wǎng)，等待第七十四軍的到來(lái)。
9月25日，王率先頭部隊(duì)第五十七師到達(dá)瀏陽(yáng)，即令第五十七師余程萬(wàn)占領(lǐng)春華山一線陣地，掩護(hù)軍主力集結(jié)。當(dāng)晚，第五十七師第一六九、一七○兩團(tuán)到達(dá)春華山南面時(shí)，與日軍搜索隊(duì)遭遇，得知春華山已為日軍占領(lǐng)，當(dāng)即發(fā)起進(jìn)攻。經(jīng)過(guò)一夜激戰(zhàn)，將日軍擊潰。26日拂曉，第五十七師全部抵達(dá)春華山、赤石河一線。上午8點(diǎn)，王耀武接到薛岳命令：第五十七師在赤石河，第五十八師在春華山、第五十一師在楓槳橋附近集結(jié)，分別向當(dāng)面南下日軍攻擊。
第五十七師奉命后，于赤石河附近整頓攻勢(shì)。27日凌晨5點(diǎn)，師長(zhǎng)余程萬(wàn)所部向日第三師團(tuán)主力進(jìn)攻。這時(shí)天還未明，日軍遭到突如其來(lái)的進(jìn)攻，一陣慌亂之后才穩(wěn)定下來(lái)。上午8時(shí)，日機(jī)30架協(xié)助第三師團(tuán)反攻。戰(zhàn)斗持續(xù)到中午更加激烈，雙方死傷均重，日副師團(tuán)長(zhǎng)以下死傷尤多。王耀武為擊退日軍進(jìn)攻，命令第五十一師步兵指揮官李翰卿率領(lǐng)第一七一團(tuán)和補(bǔ)充團(tuán)(相當(dāng)于一個(gè)步兵團(tuán))在春華山以北向東側(cè)擊。經(jīng)李翰卿率部側(cè)擊， 日軍勢(shì)將潰退。恰好日軍后續(xù)增援部隊(duì)到達(dá)，反過(guò)來(lái)又向李部包圍攻擊。李翰卿少將在戰(zhàn)斗中身先士卒，突入敵陣，雖然不幸陣亡，但卻極大地振奮了士氣。此時(shí)，第五十七師右側(cè)激戰(zhàn)猶酣，左側(cè)又遭到日軍第四師團(tuán)的攻擊。 日軍以兩個(gè)師團(tuán)的兵力左右?jiàn)A擊，第五十七師也兩面迎戰(zhàn)，一直相持到下午，日軍攻勢(shì)才開(kāi)始減弱。是日，第五十七師傷亡三千余人，戰(zhàn)斗力銳減。
第五十八師師長(zhǎng)廖齡奇率部于26日占領(lǐng)春華山陣地。當(dāng)天曾與日軍第六師團(tuán)一部發(fā)生小戰(zhàn)，將日軍擊退。27日拂曉，日軍第三師團(tuán)主力兵分兩路：一路進(jìn)攻第五十七師右側(cè)；一路以主力包圍第五十八師。三十余架日機(jī)在春華山陣地上空狂轟濫炸，第五十八師人仰馬翻。加之?dāng)?shù)百里行軍疲勞，又遭日軍側(cè)后襲擊，該師很快被切成數(shù)段，各級(jí)指揮官均失去控制，混戰(zhàn)不到幾小時(shí)，即全師崩潰。第七十四軍軍長(zhǎng)王耀武當(dāng)時(shí)亦窮于應(yīng)付，慌忙命令第五十一師迅速占領(lǐng)陣地阻擊日軍，并收容第五十八師潰兵，又令第五十七師于石塘鋪一帶阻擊日軍南犯?；鞈?zhàn)至黃昏以后，第五十一師師長(zhǎng)李天霞擅自將部隊(duì)向東龜縮，使陣地形成一個(gè)大空隙，第五十七師正面陣地又被突破，軍直屬部隊(duì)便受到日軍攻擊， 日軍在連續(xù)取勝的情況下，竟一反其夜間不輕易出戰(zhàn)的常規(guī)，以大部隊(duì)摸黑襲擊第七十四軍軍部，將軍部直屬部隊(duì)打散。王耀武率衛(wèi)士排倉(cāng)皇逃跑，衛(wèi)士排長(zhǎng)被俘，死于日軍戰(zhàn)刀之下。相距數(shù)步之遠(yuǎn)的王耀武，幸得乘夜黑方才僥幸逃脫。
經(jīng)過(guò)27日一天戰(zhàn)斗，第七十四軍的三個(gè)師中只有第五十一師還比較完整。因此，27日晚上突圍以后，大部向第五十一師靠攏，集結(jié)在瀏陽(yáng)附近。
9月26日，第九戰(zhàn)區(qū)長(zhǎng)官部即接到蔣介石的電令：(一)湘北之?dāng)常?jīng)各部奮勇截?fù)?，其?shì)已疲，其兵站線亦不易推進(jìn)，此為我軍截?cái)鄶橙撕蠓?、覆滅敵寇之良機(jī)，希我全體將士，抱定必須滅敵之決心，縱敵進(jìn)抵長(zhǎng)沙附近，更須再接再厲，抱定必勝信念，猛烈向敵截?fù)?，迫使敵人無(wú)法立足而擊潰之，以爭(zhēng)取勝利，發(fā)揚(yáng)湘北再捷之光輝。(二)此次敵人抽調(diào)第五、第六戰(zhàn)區(qū)當(dāng)面兵力向湘北進(jìn)犯，敵后異?？仗摚谌⒌谖?、第六戰(zhàn)區(qū)已于二十三日發(fā)動(dòng)攻勢(shì)。第九戰(zhàn)區(qū)方面，應(yīng)堅(jiān)決猛烈打擊敵人，使其首尾不能相顧，粉碎敵占長(zhǎng)沙企圖。
薛岳接到蔣介石的命令后，曾希望第七十四軍在長(zhǎng)沙東北能夠擋住日軍的進(jìn)攻，保住長(zhǎng)沙。沒(méi)想到第七十四軍竟然失敗得如此之快，而且又如此之慘。第七十四軍潰敗后，在長(zhǎng)沙附近已經(jīng)沒(méi)有強(qiáng)有力的戰(zhàn)斗部隊(duì)了。薛岳一面催促第六、第七戰(zhàn)區(qū)增援部隊(duì)火速趕到長(zhǎng)沙，一面命令敵后的第四軍、第五十八軍、第二十軍趕到長(zhǎng)沙救駕。同時(shí)命令第二十六、三十七、十、七十四等各軍殘部亦向長(zhǎng)沙方面日軍攻擊。
9月26日， 日軍第四師團(tuán)與早淵支隊(duì)擊潰第九十五師后，向長(zhǎng)沙方面突進(jìn)。是日，第六戰(zhàn)區(qū)增援部隊(duì)第七十九軍先頭第九十八師到達(dá)長(zhǎng)沙東北側(cè)兩公里處占領(lǐng)陣地。晚上即與早淵支隊(duì)接戰(zhàn)。第九十八師師長(zhǎng)王甲本想將早淵支隊(duì)阻于長(zhǎng)沙郊外，于是主動(dòng)向前迎擊敵人。27日拂曉，與早淵支隊(duì)主力相遇，發(fā)生激戰(zhàn)。 日軍依靠飛機(jī)支援，擊潰了第九十八師，于當(dāng)天下午突入長(zhǎng)沙城內(nèi)。 日軍預(yù)定計(jì)劃實(shí)現(xiàn)。
第九戰(zhàn)區(qū)增援部隊(duì)暫兩軍暫八師，于27日晚趕到長(zhǎng)沙東郊左家塘附近，獲悉日軍一部已由北門侵入市區(qū)，于是決定改向郊區(qū)日軍攻擊。但暫八師僅到達(dá)一旅兵力，無(wú)力擊退日軍。
28日，第七十九軍暫六師到達(dá)岳麓山，薛岳即令其東渡湘江驅(qū)逐長(zhǎng)沙之?dāng)场毫鶐煄熼L(zhǎng)趙季平率主力渡過(guò)湘江后，29日攻入長(zhǎng)沙，30日與早淵支隊(duì)在市區(qū)發(fā)生巷戰(zhàn)。此時(shí)，日軍第三、四、六、四十師團(tuán)全部到達(dá)長(zhǎng)沙外圍，等待下一步行動(dòng)命令，而第三師團(tuán)一部則繼續(xù)南下，突入株洲市。不過(guò)，原來(lái)用于尾追日軍的第四軍、第二十軍也攻到長(zhǎng)沙北郊附近，形成對(duì)長(zhǎng)沙日軍的包圍之勢(shì)。
正當(dāng)日軍占領(lǐng)長(zhǎng)沙、株洲之時(shí)，第六戰(zhàn)區(qū)調(diào)動(dòng)大部隊(duì)圍攻宜昌，策應(yīng)第九戰(zhàn)區(qū)長(zhǎng)沙方面的戰(zhàn)斗即將開(kāi)始。因此，阿南惟畿急令各師團(tuán)迅速撤退，限五日內(nèi)撤到汨羅江一線。
9月29日，薛岳曾經(jīng)判斷：日軍似有先擊敗第七十四軍后北返之企圖。10月1日下午4點(diǎn)，日軍各師團(tuán)按阿南指定的路線撤退。薛岳發(fā)現(xiàn)日軍開(kāi)始撤退，立即下令開(kāi)始追擊。他下達(dá)的追擊部署是：暫二軍一部、第七十九軍主力、第七十四軍由南向北追擊；第二十六軍、第二十軍、第四軍自東向西截?fù)?；第九十九軍由西向東截?fù)?；第七十二軍、第五十八軍向平江西北行超越追擊；湘鄂邊區(qū)挺進(jìn)軍鄂南指揮部，在咸寧、蒲圻間截?fù)魯⊥酥當(dāng)常蛊洳荒艹塑嚮馗Z，該挺進(jìn)軍第六、第七挺進(jìn)縱隊(duì)自東向西截?fù)簦谷哲姴荒馨踩蛇^(guò)新墻河。薛岳指示剛下達(dá)不久，便接到了蔣介石的命令：第九戰(zhàn)區(qū)應(yīng)乘敵疲憊，果敢追擊，乘機(jī)占領(lǐng)岳陽(yáng)；并積極破壞武岳鐵路，分向各路退卻敵人沿途襲擊、伏擊，猛烈打擊，使其不能退回原防；并牽制遲滯其向武漢方面轉(zhuǎn)移，以利第三、第五、第六戰(zhàn)區(qū)之作戰(zhàn)。
各軍接到命令后，均遵令實(shí)施反擊。然而，大都是造造聲勢(shì)，鼓鼓士氣而已。真正進(jìn)行認(rèn)真追擊的還是剛剛到達(dá)戰(zhàn)場(chǎng)的第六戰(zhàn)區(qū)增援部隊(duì)第七十九軍和戰(zhàn)斗較少力量較完整的第九十九軍，他們?cè)谧窊糁?，給日軍以一定的打擊，由于日軍撤退迅速，中國(guó)軍隊(duì)很少與日軍交火。10月5日過(guò)汨羅江，8日越過(guò)新墻河，恢復(fù)會(huì)戰(zhàn)前態(tài)勢(shì)，雙方形成對(duì)峙，會(huì)戰(zhàn)結(jié)束。
在這次會(huì)戰(zhàn)中，中國(guó)方面共出動(dòng)了三十五個(gè)步兵師、七個(gè)挺進(jìn)縱隊(duì)(相當(dāng)于步兵師)、六個(gè)保安團(tuán)、一個(gè)炮兵旅、三個(gè)工兵團(tuán)，共計(jì)37.8萬(wàn)人；日軍方面出動(dòng)步兵四個(gè)師團(tuán)、一個(gè)獨(dú)立旅團(tuán)、兩個(gè)支隊(duì)(加強(qiáng)聯(lián)隊(duì))共計(jì)11.5萬(wàn)余人。此外，日軍還有一個(gè)裝甲車聯(lián)隊(duì)、一個(gè)重炮兵加強(qiáng)聯(lián)隊(duì)、兩個(gè)山炮兵加強(qiáng)聯(lián)隊(duì)、三個(gè)工程兵聯(lián)隊(duì)參戰(zhàn)。根據(jù)第九戰(zhàn)區(qū)9月9日到10月8日的統(tǒng)計(jì)，中方損失約10萬(wàn)人， 日方損失1.7萬(wàn)余人③。