一九四一年三月，木下勇少將接替青木重誠，就任侵華日軍第十一軍參謀長。抵達位於武漢的軍司令部後，他立即感到“參謀部以及軍司令部的氣氛普遍沉悶”。於是，他制訂了兩條“工作準繩”：
一、鑑於第十一軍所處地位，需積極運用武力擊破周圍的重慶軍。為此，應計劃連續作戰。
二、應使司令部的氣氛明朗，以威武的氣魄充實勇敢戰鬥的精神。
接著，第十一軍司令官也換了：阿南惟幾中將接替了園部和一郎。
阿南惟幾和木下勇立即命令軍司令部的參謀們著手研究對中國第九戰區的作戰。但是，作戰參謀山口貞男向兩位新任長官匯報的，並不是如何進行下一步的作戰，而是一九三九年“湘贛會戰”時面臨的種種困難。湘贛會戰，即中國方面所說的“第一次長沙會戰”。聽完匯報後，兩位新任長官依舊表示：“攻取長沙不成問題。高山、大河何所懼，應即進行具體研究。”於是，“第十一軍就以當年夏秋之際發動對長沙方面的進攻作戰，開始了研究”。
第十一軍的參謀們不是懼怕作戰，而是認為無論從哪方面考慮，向長沙方向實施大規模攻勢作戰，理由並不充分，時機也不恰當：第十一軍於長沙方向面對的是中國軍隊中戰鬥力最強的部隊；戰場遍布江河湖汊的地理條件，也不適合展開大兵團作戰。更重要的是，在華日軍面臨的大環境正在發生變化——或許這才是第十一軍司令部裡“氣氛普遍沉悶”的真正原因。
此時，日美之間正逐漸接近戰爭狀態。
長期以來，在日軍大本營內存在著“北進”與“南進”的戰略分歧，從而形成兩個派別。所謂北進派，以日本陸軍軍官為主，主張向北進攻蘇聯，這是自一九〇五年日俄戰爭後，日本軍人始終懷抱的志向。特別是隨著歐戰的爆發，北進派主張立即向蘇聯開戰，佔領蘇聯國土的亞洲部分，與德國東西呼應一起瓜分蘇聯。但是，北進蘇聯存在一個至關重要的前提，即必須首先征服中國。在取得有利的戰略態勢，確保進攻的後方安全，擁有充足的工農業以及人力資源後，北進才有可能實施。可是，中國戰事已陷入持久戰爭的泥潭，國民政府仍是沒有屈服的跡象。鑑於目前日軍無法集中兵力攻擊強大的蘇聯，只能運用外交策略暫時避免與蘇聯發生衝突。所謂南進派，以日本海軍軍官為主，主張趁英、法、荷等國忙於歐洲戰事，立即向有著豐富資源的東南亞擴張，以緩解國內資源嚴重短缺的壓力，同時把美、英、法、荷等國在南太平洋的勢力全部趕走，使日本成為亞洲唯一霸主的“宏願”得以實現。海軍軍官們認為，陸軍在中國戰場上被大量牽制，大日本帝國的海軍還沒派上用場呢。只是，即使是海軍大舉南進，也要靠陸軍完成佔領，整個東南亞戰場將需要相當數量的陸軍，所以南進的前提仍是首先解決中國戰事。
總之，無論是北迸還是南進，日本必須有所作為，不能在中國戰場上原地不動。
海軍的南進主張逐漸佔據了上風。
日本海軍南進東南亞的最大障礙是美國的太平洋艦隊。
詭異的日本人開始與美國人談判，以避免在南進時爆發對美戰爭。一九四一年三月，日美之間開始接觸。日本提出的條件是：日美之間簽訂相互諒解協定；兩國共謀太平洋地區的穩定；美國協助日本獲得必要的物資；日美之間進行通商和金融合作；日本可應允美國提出的從中國撤軍，尊重中國獨立以及不要求賠償的條件，但中國必須實行蔣、汪合作並承認“滿洲國”。針對日本提出的條件，美國提出了四條原則：保證中國的主權和領土完整，不得乾涉中國的內政，中國須享有機會均等的待遇，維持太平洋地區的當前狀態。最後一條的提出，說明美國人已看出日本有南進的企圖。
美國在日本入侵中國後始終採取綏靖政策，但這並不表明美國對日本沒有警惕。出於對自身遠東利益的考慮，一九四一年三月，日美兩國開始外交接觸之際，美國宣布《租借法案》對中國生效。這一法案規定：二戰期間，美國向同法西斯作戰的同盟國借貸或出租武器、彈藥、戰略原料、糧食和其他物資。其中的五分之三供應英國，五分之一供應蘇聯，其餘的供應法國、中國和其他國家。五月，中英在新加坡召開軍事會議，之後在重慶簽訂《中英共同防禦滇緬路協定》，中英軍事同盟由此形成。緊接著，美、英兩國分別向中國提供了五千萬美元和五百萬英鎊的貸款。就在日美談判期間，日蘇外交斡旋有了進展，雙方簽訂了《日蘇中立條約》，條約最重要的一條是：“當締約國一方成為一國或兩國以上的第三國軍事行動對象時，締約國另一方須在糾紛的整個過程中保持中立。”而日蘇簽訂中立條約的前提是：日本須尊重“外蒙古的領土完整和不可侵犯，蘇聯須尊重滿洲國的領土完整和不可侵犯”。於是，日方的立場強硬起來，不但要求美國不要插手中國事務，還要求美國承認日本提出的“大東亞共榮圈”。
美國當即答复：這些條件與美國的想法相距太遠。
日美談判隨即陷入僵局。
就在這時候，震驚世界的蘇德戰爭爆發了。
六月二十二日凌晨四時三十分，德軍從波羅的海至喀爾巴阡山約一千五百公里的戰線上，向蘇聯發起了突然進攻。當時，德國的總兵力已經達到八百五十萬，火砲四萬七千二百門，坦克三千七百輛，作戰飛機四千九百八十架。德軍已經佔領了中歐、西歐大陸以及北歐和巴爾幹半島。整個世界，只有英國憑藉著海洋在與德國作戰。於是，希特勒認為他可以撕毀《蘇德互不侵犯條約》，實施“巴巴羅薩作戰”計劃了。這一計劃的核心內容是：集中三百萬德軍，以閃電戰的方式，從三個方向對蘇聯進行大縱深迅猛突擊，佔領莫斯科、列寧格勒和基輔這三大城市，將蘇聯紅軍主力部隊消滅在其國土西部。然後，向東抵近伏爾加河線，用空軍摧毀位於烏拉爾山以東的蘇聯重工業和軍事工業區，擊敗並肢解蘇聯。戰爭爆發伊始，德軍出動大規模機群轟炸了蘇聯西部的軍事基地、交通樞紐、重要城市以及六十六個機場，大批德軍傘兵被空降至每一處戰略要地，數千門火砲把蘇軍邊防指揮機構、防禦工事連同通信設施轟成了一片廢墟。德軍的一百一十三個陸軍師，包括十九個坦克師，還有意大利、羅馬尼亞、匈牙利和芬蘭等國的四十個師，共計五百五十萬兵力，配屬著三千五百輛坦克以及四千架作戰飛機，分三路向蘇聯國土的腹地快速推進。猝不及防的蘇軍在慌亂中應戰，半天之內就損失了一千二百架戰機，半個月之內損失了兩千列火車的軍火、三千門大砲、一千五百輛坦克，二十八個陸軍師被全殲，七十個陸軍師損失過半，三十萬蘇軍成為德軍的俘虜。
德國人擴大戰爭的瘋狂之舉，極大地刺激了日本人的野心。日本陸軍再次蠢蠢欲動，與德國步調一致北攻蘇聯的呼聲不斷高漲。為此，日本內閣進行了激烈的辯論，結果卻出乎陸軍的預料：認為日本北攻蘇聯的條件尚不成熟的意見佔據了上風；趁機南進東南亞的戰略，得到了大多數閣僚的支持。為此，七月五日，日軍大本營為南進進行了軍事準備：解除日軍華南方面軍戰鬥序列，大本營直轄部隊第二十三軍改隸中國派遣軍，駐防廣東承接華南方面軍之任務。迅速在國內編成陸軍第二十五軍，第二十五軍將於七月二十五日——德國進攻蘇聯一個月後——從中國的三亞起航，直接突擊法屬印度支那的南部。
日本人果然要南進了，美國人深感震怒。
美國總統羅斯福批准了為中國空軍裝備五百架戰機並隨之配備美國志願飛行員的計劃。同時，美國凍結了日本在美國的資產，終止了對日本的石油輸出。七月三日，美國陸軍總參謀長馬歇爾作出了向中國派出美國軍事代表團的決定。 ——美國人的目得非常明確：用支持中國抗戰的方式，把日軍拉回到中國戰場上，並將他們牢牢地釘在那裡。
此時，日美談判已經沒有任何意義。
美國人意識到與日本在太平洋地區發生衝突不可避免。
而日本人決心不惜後果與美國開戰。
問題是：南進占領東南亞的廣闊地區，就等於與那裡的殖民者英、法等國同時進入戰爭狀態。
戰爭需要大量的兵力投入。
除了繼續推進國內的軍備擴張外，唯一的辦法是從中國戰場上抽調。可是，侵華日軍在中國戰場的兵力已經捉襟見肘：近百萬的日軍必須牢牢護衛“滿洲國”，防備蘇聯遠東軍四十個師的強大威脅；還有近百萬的日軍被共產黨抗日武裝死死地糾纏在華北地區；而在正面戰場上，必須保持相當數量的兵力，才能維持與國民政府幾百萬軍隊的對峙。因此，不要說發動攻勢作戰，就連保住現有佔領區和對峙線，也是相當困難的。
因此，日軍第十一軍的參謀們認為，再次實施大規模進攻長沙的作戰，幾乎等同於“以國家命運孤注一擲”。 ——“當時在中國戰場上，作為南方會戰的預定兵團，除駐在華南的第十八、第三十八師團外，另有第四、第三十三、第二十一師團以及第五師團（駐上海待運南方，由大本營直轄）。空軍部隊的比例更成問題，雖有海軍中型攻擊機約二百架進入漢口，戰鬥機隊利用宜昌機場正在攻擊內地，但擔當這一作戰任務的第十一航空隊為準備新的作戰，決定停止對華作戰，於九月一日撤離，陸軍的第三飛行集團，也必須在九月份調出。作為發揮地空綜合作戰能力的夏秋作戰，前途堪憂。”
阿南惟幾還需說服大本營同意他實施長沙作戰。
東京大本營極端矛盾：從南進東南亞所需兵力的角度講，不允許在中國戰場進行大規模作戰；可如果不再作戰，就等於向重慶方面和共產黨人釋放出這樣一個對於日軍來講十分危險的信號——日本在中國支持不下去了。
八月二十六日大本營發布“大陸命第五三八號”，批准第十一軍的長沙作戰計劃。但是，大本營同時設定了一系列的前提：不能動用即將調往太平洋地區的部隊；支持長沙作戰的第三飛行集團九月份必須調走；作戰必須迅速推進，完成之後迅速回撤；宜昌固守至一九四二年三月以後——設定前提的含義是：打長沙可以，不能把宜昌丟了。
上高作戰後，在中國第九戰區轄區內，日軍調走了第一〇一、第一〇六師團。此時，日軍第十一軍所屬部隊散落在必須固守的各個要點上：第三師團駐守鄂北應山一帶，第四師團駐守鄂中安陸一帶，第四十師團駐守鄂南咸寧，第三十九師團駐守鄂南荊門，第十三師團駐守鄂南宜昌，第六師團駐守湘北岳陽，第三十四師團駐守贛北南昌，獨立混成第十四旅團駐守贛北九江。 ——無論哪一個方向，都是與中國軍隊的對峙線。如何才能集結起足夠的兵力支持長沙作戰呢？阿南惟幾決定：趁大本營還沒有正式抽調他的部隊，使用所有可以調動的兵力盡快發動攻勢。
九月上旬，日軍第十一軍開始為長沙作戰集結部隊：
豐島房太郎中將指揮第三師團，配屬四個山炮大隊，八月下旬從湖北應山附近出發，向岳陽東南的小橋坳集結；
北野憲造中將指揮第四師團，配屬一個山炮大隊和一個迫擊砲大隊，八月下旬從湖北安陸附近出發，向岳陽東南的新開塘集結；
神田正種中將指揮第六師團，配屬兩個山炮大隊和一個迫擊砲大隊，移動至岳陽以南的草鞋嶺附近集結；
天谷直次郎中將指揮第四十師團，配屬一個山炮大隊，九月上旬由湖北咸寧附近出發，移動至岳陽以東的桃林附近集結；
早淵四郎少將指揮早淵支隊，由第十三師團的四個步兵大隊和兩個山炮大隊組成，八月中旬從宜昌南面的紫金岭出發，九月十五日前移動至岳陽以東的冷水鋪集結；
荒木正二少將指揮荒木支隊，由第三十三師團的三個步兵大隊和個山炮大隊組成，從江西安義出發，配屬第四十師團行動；
平野儀一大佐指揮平野支隊，由獨立混成第十四旅團的一個步兵大隊和一個山炮中隊組成，九月中旬由江西瑞昌向西，移動至岳陽以北的城陵磯附近集結；
江藤大八中佐指揮江藤支隊，由獨立混成第十四旅團的一個步兵大隊組成，由江西瑞昌向西，移動至岳陽東北方向的臨湘附近集結；
戰車第十三聯隊，配屬兩個輕裝甲車中隊，由武漢南下向岳陽集結；
野戰重砲兵第十四聯隊，由武漢南下向岳陽集結；
軍工兵隊，由三個工兵聯隊和八個架橋材料中隊組成，由武漢南下向岳陽、臨湘集結；
岳陽地區的兵站隊，由十八個汽車中隊、九個輜重兵中隊組成，保障戰場的後勤運輸。
以上部隊，約四十五個步兵大隊和四個騎兵聯隊，總兵力十一萬五千餘人。
第十一軍制訂的作戰計劃是：首先擊敗新牆河、汨羅江之間的中國軍隊主力，然後突破汨羅江，南下攻擊前進，把中國第九戰區部隊包圍在湘江岸邊一舉殲滅。
為吸取第一次長沙會戰的教訓，阿南惟幾徹底集中了兵力：沿新牆河僅二十公里的狹窄正面，四個主力師團自東向西一字排開：第四十師團、第六師團、第三師團和第四師團。而他制訂的作戰原則是：大兵力迅猛推進，然後迅速撤回原地，爭取在最短時間內完成作戰。至於作戰目的，阿南惟幾強調的是：“為粉碎敵人的抗戰力量，給第九戰區軍隊一大打擊。”
這是阿南惟幾第一次指揮大規模作戰。
接任戰地軍司令官前，他是日本陸軍省次官。
一九三九年十月，第一次長沙會戰結束後，以湖南北部洞庭湖西側的新牆河為界，中國第九戰區部隊與日軍第十一軍於這條對峙線的兩側，已有近兩年沒有發生過戰事。
一九四〇年七月，中國重設第六戰區後，第九戰區的北面和西面與第五、第六戰區的分界線是：從常德以南約十五公里的石門橋向北，沿著連山湖南岸、大通湖北岸、洞庭湖北岸，然後沿著長江一直延伸到江西九江一線。東邊與第三戰區的分界線是：從江西北部的鄱陽湖口向南，一直延伸到撫河一線。 ——一九四一年，在中國抗日戰場上，中國軍隊第三、第五、第六和第九戰區，自東向北、向西、向南，將日軍的第十一軍包圍著。
此時，第九戰區轄有正規軍三個集團軍十三個軍三十五個師，還有七個游擊縱隊、六個保安團，再加上四個野戰砲兵營、一個重迫擊砲團、兩個戰防砲營、一個工兵團和四個獨立工兵營，總兵力三十七萬八千餘人。空軍只有兩個大隊，海軍只有能執行水道布雷任務的少量部隊。
第九戰區部隊的守備位置是：
由戰區直轄的第九十九軍，軍長傅仲芳，轄第九十二、第九十九、第一九七師，駐守湘北，任漢壽、沅江、青山一帶的湖防以及湘陰、營田、歸義之間的汨羅江、湘江守備。
第二十七集團軍，總司令楊森，指揮部設在湘東北的平江，下轄：
第四軍，軍長歐震，轄第五十九、第九十、第一〇二師，守備湘北新牆河南岸陣地；
第五十八軍，軍長孫渡，轄新編第十、新編第十一師，駐守湘鄂交界地帶，守備黃岸市西至九嶺、賽公橋，北至北港陣地；
第二十軍，軍長楊漢域，轄第一三三、第一三四師，駐守鄂東南，守備通城北至鐵柱港、斗米山北至楊芳林陣地。
第三十集團軍，總司令王陵基，指揮部設在贛西北的修水，下轄：
第七十二軍，軍長韓全樸，轄新編第十四、新編第十五師，駐守贛西北，守備東坑嶺、留咀橋陣地，主力在修水以北的三都整訓；
第七十八軍，軍長夏首勳，轄新編第十三、新編第十六師，駐守贛西北的修水北岸，守備觀音閣、潭埠陣地。
第十九集團軍，總司令羅卓英，指揮部設在贛西北的上高，下轄：新編第三軍，軍長楊宏光，轄第一八三師和新編第十二師，駐守贛西北，守備靖安、奉新、祥符觀陣地；
第七十四軍，軍長王耀武，轄第五十一、第五十七、第五十八師以及預備第五師和江西保安縱隊。其軍主力集結於株洲至南昌鐵路沿線的新喻、宜分地區；保安縱隊守備南昌以南的七星岡、市汊街一線陣地，預備第五師守備市汊街至東南方向的溫家圳陣地；
第三十七軍，軍長陳沛，轄第六十、第九十五、第一四〇師，集結在湘北汨羅江兩岸的長樂街、甕江鋪、福臨舖一線。
由軍事委員會直轄的第二十六軍，軍長蕭之楚，轄第三十二、第四十一、第四十四師，集結在平江至長沙之間的金井、瀏陽一帶；第十軍，軍長李玉堂，轄第三、第一九〇師和預備第十師，集結在株洲以南湘江岸邊的衡山。
第九戰區司令長官部設在長沙。
薛岳判斷，日軍向第九戰區發動攻勢，其作戰方向的選擇有如下可能：在贛北方面，或者由德安、安義向西，進攻武寧、修水和銅鼓；或者沿上高作戰的路線向南，進攻高安和上高；或者由南昌一路南進，攻擊新淦和吉安；在鄂南方面，由崇陽、通山、通城向南，進攻平江和瀏陽；在湘北方面，沿著粵漢鐵路兩側地區直接攻擊長沙。薛岳認為，日軍按照第一次長沙會戰時的路線，對湘北實施進攻的可能性最大。
薛岳制訂的作戰計劃是：
戰區在贛北、鄂南，對非主攻方面之敵力求夾擊於贛北山地。在湘北方面則誘敵主力於汨羅江以南金井、福臨鋪、三姐橋以北地區，反擊而殲滅之。
金井、福臨鋪、三姐橋以北地區，位於汨羅江與撈刀河之間。
薛岳獲悉，日軍此次作戰兵力並不比第一次長沙會戰時多，因此還是使用了第一次長沙會戰時誘敵深入的戰術。
在沒有戰事的近兩年間，薛岳已在第九戰區防區內建立起一條堅固的防線：在戰場的北面，利用新牆河、汨羅江、撈刀河、瀏陽河等河流，修築起大縱深的多層工事，以對日軍實施節節對抗；在戰場的東側，利用幕阜山、連雲山山地，挖掘出大量堅固的陣地，部署了機動部隊，以在日軍南進長沙時對其進行側擊。在位於前沿的新牆河，薛岳把第四軍和第三十七軍配置在正面，把第五十八軍配置在側面幕阜山麓的丘陵地帶，然後，徹底地破壞了這一區域內所有的道路。而沿著新牆河河岸，利用天然河流屏障，修建了六公里縱深的防禦陣地，形成河岸陣地與村莊據點相配合的網狀結構，陣地與據點之間都有交通壕相互連接。陣地上的工事則由磚石構成，火力配備周密，還佈設了對河面的側擊火力。在河岸上，除了鐵絲網外，還埋有大量地雷。從新牆河到汨羅江之間，重要的高地都筑有據點式陣地，利用丘陵和溝渠等天然地形呈五角形的碉堡星羅棋布。
薛岳把他建立的這條防線稱為“伯陵防線”。
薛岳，字伯陵。
至少在防線未被徹底摧毀之前，軍事將領們都喜歡這樣的命名。
第一次指揮大規模作戰的阿南惟幾，作戰的心情實在是太迫切了，主力師團還在調動之時，他即命令守備岳陽地區的第六師團開始對大雲山進行掃蕩。
大雲山是中國第九戰區越過新牆河，在河北岸幾公里處建立的一個前進陣地。橫亙在湘鄂邊界處的大雲山，雖然海拔只有九百六十米，但山巒峻險，森林茂密，山頂由第四軍的一個加強營守備，山頂西側是第四軍第一〇二師的三〇六團，東側是第五十八軍新編第十一師的一個營。
日軍第六師團的作戰任務是，把守備大雲山的中國軍隊趕到新牆河南岸去，以掩護主力師團在新牆河北岸展開，為正式作戰時強渡新牆河的行動開闢出較大的渡河空間，並保障戰場後方的安全。
看上去簡單的作戰開局卻並不順利。
九月七日晨，在空軍的支援下，日軍第六師團的第十三、第二十三、第四十五聯隊進入了大雲山，向北側的雁嶺、詹家橋展開進攻。大雲山茂密的樹木，讓突然闖入的日軍瞬間便“被淹沒在巨大的林海之中”，日軍不得不費力找尋迷宮一般的羊腸小道，各個聯隊之間“彼此未能保持聯繫”。在遭到中國守軍的阻擊後，第二十三、第四十五聯隊向東南迂迴，第十三聯隊向西進攻中國守軍第一〇二師陣地，該師在師長柏輝章的指揮下死纏硬打，陣地被日軍突破後，雙方在甘田附近再次陷入激戰。入夜後，兩軍形成對峙。
此時，一份情報引起了中國軍隊的注意：鄂南咸寧地區的日軍第四十師團正向湘北移動，據判斷，很可能是要與第六師團換防。黃昏時分，楊森的第二十七集團軍下達命令：第四軍確保大雲山，第五十八軍派出部隊協同第四軍作戰；第二十軍從通城向西，側擊從咸寧南下湘北的日軍。中國軍隊決定趁日軍換防之時對其進行猛烈打擊。
九月八日，駐守鄂南與湘北交界處的第五十八軍新編第十師、新編第十一師之三十一團向大雲山推進。應他們的請求，第九戰區同意把集結在長樂街附近的第三十七軍第六十師也拉上去參戰。九日，日軍第十三聯隊依舊被第一〇二師阻擊在甘田附近，但其第二十三、第四十五聯隊突破了中國守軍的陣地。中國軍隊第五十九師一七七團堵截無效，直到師主力參戰後，才把這個方向的日軍阻擊在了長安橋附近。
十日，日軍第四十師團果然與第六師團進行了換防。中國軍隊第五十八軍趁機又掌控了大雲山主峰。此時，向大雲山增援的第三十七軍第六十師抵達戰場。第二十七集團軍隨即命令第六十師歸第四軍指揮，命令第五十九、第六十師與新編第十師合力圍殲日軍第十三聯隊。十一日，三個中國師的聯合攻擊開始，日軍第十三聯隊因傷亡嚴重，只能困守待援。
日軍第四十師團首先抵達的是先遣部隊重松支隊。
重松支隊由步兵第二三四聯隊聯隊長重松潔大佐指揮，該聯隊缺第二大隊，但加強了第二三五聯隊的第三大隊和一個山炮大隊。支隊出發時得到的情報是：“第六師團已經掃清了大雲山的敵人，你們將不會遇到大量敵軍。”但是，當重松支隊接近被圍困在甘田的第十三聯隊時，遭遇中國軍隊新編第十師的猛烈伏擊。重松支隊猝不及防，慌亂中急忙調整應戰。 ——“此一情況完全出乎師團意料之外”。被包圍在甘田的第六師團第十三聯隊趁機脫離了戰場，第四十師團的重松支隊卻成為中國軍隊圍殲的對象。十二日晚，重松支隊被迫兵分兩路突圍。其中的一路由第二三五聯隊第三大隊的後藤壽文少佐指揮，日軍拼了一夜的手榴彈，才佔領了一個小高地；另一路是支隊主力，則完全陷入中國軍隊第五十八軍的圍攻。晚上，第五十八軍組織起夜襲隊，中國官兵的手榴彈下雨一般，日軍左突右跑，“重松大佐高呼'軍旗危險'，親自拔刀在附近一帶展開了混戰”。十三日黎明時分，激戰一夜的重松支隊再次遭到中國守軍既設陣地上機槍和迫擊砲的猛烈打擊——“該高地頓時化為淒慘的戰斗場所。第十一中隊主力雖趕往救援，但敵軍火力更加熾烈，士兵相繼倒下。十三日夜，該中隊後退。”
重松支隊苦戰之時，第四十師團主力也遭到中國軍隊的攻擊。由於事先得到的情報依舊是第六師團已把中國守軍趕走，於是第四十師團命令步兵第二三六聯隊，在聯隊長龜川良夫大佐的指揮下，向預定地域推進。十三日上午，龜川聯隊涉渡白羊田河時，突然受到猛烈射擊。龜川良夫立即命令第一、第二大隊並列反擊。但是，中國軍隊第五十八軍的突擊部隊已從日軍兩個大隊之間的空隙突了進來，直逼第二三六聯隊的側後，甚至逼近了日軍的聯隊部。第四十師團沒有料到會出現這樣的情形，急忙命令第二三五聯隊參加戰鬥。日軍的第二三五、第二三六聯隊，在東西不足三公里的狹窄範圍內，與中國軍隊混戰成一團。
十五日，阿南惟幾終於明白，掃蕩大雲山並不容易，第六師團剛剛脫離麻煩，第四十師團又陷了進去，如果不另派部隊前往解救，第四十師團就有可能遭遇厄運。晚上，第十一軍司令部命令第三十三師團的荒木支隊前往解救第四十師團。荒木支隊搭乘汽車，於十六日半夜趕赴大雲山。但是，當他們抵達甘田東側時，遭到中國軍隊新編第十一師的打擊。日軍只能採取挖掘戰壕的方式，一寸寸地向重松支隊靠近。直到十八日凌晨，才推進到後藤大隊苦戰的位置。同時，被困的重松支隊終於攻占了中國守軍的一個包圍支撐點。只是，“該師團的傷亡已達此次作戰的半數以上”。
這時候，日軍四個師團以上的兵力已在新牆河北岸集結完畢。
中國第九戰區司令長官部命令第二十七集團軍主力向新牆河南岸轉移備戰。
大雲山作戰結束。
日軍戰史這樣敘述了大雲山之戰：
軍曾令第六師團掃蕩了橫亙於開闊地東側的大雲山（標高一千米），因兵少山大，不僅沒有收到多大戰果，反而於九月十日引出了重慶正規軍四個師的大攻勢。按照作戰部署，那一帶被指定為第四十師團負責掃清的開闊地。該師團自十一日逐次進入，突然與上述之重慶軍不期而遇，各部被迫陷入苦戰。十五日夜，軍才得悉這一情況，立即把荒木支隊投入戰鬥，吃到了沒有預料的苦頭。
應該特別指出的是，大雲山作戰中的中國軍隊成分十分複雜：第二十七集團軍總司令楊森是川軍將領，所轄的第二十軍是他的川軍老部隊；第五十八軍是滇軍部隊，官兵清一色的雲南人；而薛岳的老部隊第四軍則是粵軍部隊，但其中的第五十九、第九十師則屬中央軍嫡係部隊；柏輝章的第一〇二師卻是一支地道的黔軍部隊——中央軍和各路地方軍混合在一起，竟能把仗打得如此有聲有色，實在難得。
開戰伊始在大雲山的遭遇，令日軍產生了一種不祥的預感。
九月十七日，日軍主力抵達新牆河北岸的出擊位置，其陣型是主力師團居中，支隊部署在兩翼，所有部隊一字排開，並列於出擊第一線：第四師團在三港嘴附近，第三師團在筻口附近，第六師團在草鞋嶺附近，第四十師團在馬家橋附近，獨立混成第二十六旅團的早淵支隊在青岡附近，第三十三師團的荒木支隊在甘田附近。只有獨立混成第十四旅團的平野大隊在戰場的最西側，從岳陽南下洞庭湖，然後沿湘江繼續南下，準備於側翼掩護正面的進攻。
此時，參加大雲山作戰的中國軍隊第五十九、第一〇二、第六十師還在倉促回撤新牆河南岸陣地中；新編第十師、新編第十一師還在甘田附近與日軍第四十師團一部對峙；第二十軍主力也尚在向指定防禦陣地推進中。以上部隊直到十八日拂曉，才全部進入新牆河南岸陣地。中國官兵們剛剛進入戰壕，日軍的砲彈就飛了過來。
十八日拂曉，日軍第十一軍的“長沙作戰”開始了。
中國方面稱之為“第二次長沙會戰”。
凌晨四時，新牆河北岸，日軍三百二十二門火砲一起發射。炮火轟擊持續一個小時後，戰機加入攻擊行列。新牆河南岸，中國守軍陣地工事坍塌，土石飛濺。接著，日軍四個主力師團齊頭並進，開始了強渡新牆河的突擊作戰。
阿南惟幾趕到了前沿，興奮的心情難以掩飾：
六時，由岳州出發，沿被雨水沖洗過的公路南下，超越一百五十毫米榴彈砲段列及早淵支隊等部隊，於八時到達二〇三高地（筻口西北六公里）戰鬥指揮所。陰雲漸晴，在隆隆的重砲、山炮聲中，夾雜著激烈的機槍聲。八時三十分，第四師團正面在煙幕掩護下一齊開始前進。八時五十分攻破左岸敵軍的第一線，繼續前進。通過電話向北野師團長祝賀胜利，並勉奮鬥。第三師團正面於七時三十分開始前進，未做攻擊準備射擊，即突破敵第一線，向大荊街突進。第六師團方面炮聲隆隆，只見各處村落起火。一場大規模野戰正在展開。統率大軍，親視戰況，指揮會戰，此正其時。殊感光榮，應謝上蒼。
中國第四軍防守的新牆河一線各處陣地，同時遭到日軍火砲和戰機的兇猛打擊。第四軍剛剛結束大雲山作戰，部隊既沒有得到休整，也沒能得到補充，前沿的第一〇二、第六十、第五十九師拼死應戰，仍無法抵擋住日軍強大的火力突擊和優勢兵力的集團衝鋒。尤其是第一〇二師陣地，受到日軍第三、第四、第六師團的聯合衝擊。日軍從第一〇二師潰敗的陣地橫穿而過，迅速沖到長湖、白羊衝的第九十師陣地面前。上午九時，鑑於前沿陣地的全面瓦解，第二十七集團軍總司令楊森命令第四軍向二線陣地撤退；同時命令第五十八軍向楊林街出擊側擊日軍，命令第二十軍第一三四師歸第五十八軍指揮。第四軍在撤退中發生混亂，軍長歐震努力控制部隊，希望在二線陣地站穩腳跟，但是日軍很快就撲了上來。下午四時，第九十師的長湖、白羊衝陣地被日軍突破，第一〇二師剛剛佔領的二線陣地也被日軍席捲。
日軍已經大規模深入，正並列急促向南推進。
中國軍隊失去新牆河一線和二線陣地後，歐震軍長不得不命令部隊向東面的山區轉移。
隨著第四軍撤退的腳步，日軍直撲汨羅江邊。
大雲山作戰後，第九戰區沒有要求第四軍守住新牆河一線陣地，他們的任務僅僅是盡可能遲滯日軍的攻擊速度。因此，可以說他們完成了作戰任務，只是部隊損失巨大，其中以第一〇二師為最。第一〇二師師長柏輝章，是黔軍中的老資格將領。日軍突破新牆河後，柏師長嚴令三〇四團把失去的陣地奪回來。在團長許世俊的親率下，中國官兵全殲了佔領河邊橋頭堡的日軍，還活捉了一個日軍軍曹。三〇六團正面陣地遭到日軍騎兵的猛攻，柏師長命令該團堅守據點，沒有命令不許後退一步。三〇六團官兵浴血苦戰，鮮血染紅了河畔的草坡。戰鬥最殘酷的時候，柏師長把他的指揮所推進到距新牆河南岸咫尺之遙的潼溪街附近。三〇六團一營的比家山陣地危急，師直屬工兵營奉命前往增援。很快，工兵營打得只剩下營長楊炯和三連連長孫逸民等三十一人了。日軍向潼溪街方向發起攻擊時，楊營長帶著官兵們堅守高地，猛烈射殺衝上來的日軍騎兵。與此同時，據守古家村的劉威儀團一營在日軍的圍攻中拼死作戰，連長曾德政犧牲；二營代理營長徐錦江率領十八名官兵堅守黃泥港陣地，最終全部陣亡；三營營長孫國楨也在激戰中陣亡。在請求軍長增援沒有得到答復後，柏師長紅了眼，他命令副師長到三〇四團督戰，自己到三〇五團督戰，和官兵們一直堅持到接到撤退命令後才轉移。轉移途中，第一〇二師的後勤輜重部隊和隨營家屬遭到日軍騎兵的追殺。最後，待全師殘部撤退到相對安全地點時，活著的軍官不足百人，士兵僅剩六百餘人，全師傷亡高達百分之九十。看著寥寥無幾渾身血污的官兵，柏師長說：
此次戰鬥到現在，全師僅存官兵六百餘人，犧牲損失九成人數。在歷次戰役中，先期出省的貴州士兵已經傷亡殆盡，軍官生存的寥寥無幾。歷次新兵補充不久，未及訓練就匆匆赴戰，在敵人的強大砲火下，軍官身先士卒，士兵負傷不下戰場，全都抱著誓死為國的決心浴血奮戰，殺敵報國。殉戰的官兵弟兄是軍人的楷模，是我們大家的榜樣。現在在場的官兵，都是久經沙場富有戰鬥能力的將士，我們要時時刻刻準備再赴戰場，為國獻身，努力殺敵，奪取抗戰的最後勝利。
黔軍第一〇二師的頑強作戰，受到了軍事委員會的表彰。參謀總長何應欽早年曾任貴州講武堂校長，柏輝章是講武堂的學生。何應欽，字敬之，因此柏輝章稱他為“敬師”。何應欽發來慰問電：“該師臨戰奮勇，阻擊強敵，保衛長沙，克盡厥功，致嘉勉。對殉戰將士深寄哀悼。”柏輝章回電：“敬師鈞鑒，生輝所部，每戰當敵精銳，痛殲頑寇，傷我士眾，生以身存，實深愧疚。嗣當效命奮力，竭盡我責。”——柏師長說他的部隊每戰當面都是精銳之敵，官兵勇戰，死傷眾多，而自己還活著，深感愧疚。貴州的父老鄉親在貴陽大南門外建起了一座“國民革命軍第一〇二師抗日陣亡將士紀念塔”，以彰顯貴州抗戰將士的榮耀，紀念血灑抗日戰場的貴州好兒男。
為加強湘北主戰場的力量，十八日晚，第九戰區命令位於修水附近的第七十二軍西進，並指揮暫編第五十四師，準備擔任反擊作戰任務；命令第二十軍進至王安屋、朱公橋方向，協助第五十八軍和第四軍側擊南下的日軍。十九日凌晨，第二十軍由桃樹港向朱公橋急促推進。黃昏時分，第一三四師抵達指定位置，第一三三師也抵達楓樹橋，軍司令部抵達饒村。第五十八軍軍長孫渡命令新編第十一師到指定位置待命，新編第十師繼續在朱公橋附近阻擊當面日軍。日軍第四十師團不斷地向中國軍隊第五十九、第六十、第九十師陣地攻擊，雙方激戰一天，重松支隊第三大隊大隊長古山常磐少佐被擊斃。對第四十師團的使用，第十一軍司令官阿南惟幾與作戰參謀主任島村矩康之間存在著分歧。司令官認為，第四十師團須用於戰場的東側以襲擊平江，因為那裡是中國軍隊第二十七集團軍司令部所在地；而作戰參謀主任認為，第四十師團應該向第六師團靠攏，以加強戰場中央突破的兵力。由此，第四十師團自進入大雲山受到打擊後，南下途中不斷地接到相互矛盾的命令，一會兒向左，一會兒向右，導致部隊的行動混亂不堪。因出現混亂而牢騷滿腹的還有第四師團。部隊突破新牆河後，配屬的坦克和野戰重砲部隊，因為道路完全被中國軍隊破壞，根本無法前進，只能返回出發地。沒有了坦克和重砲的支援，第四師團的步兵擁擠在一起向汨羅江靠近——“師團向左岸推進極為困難，道路為寬一至一點五米的粘土路，中間鋪石部分僅餘寬約四十厘米，每隔二十米，道路兩側即挖有反坦克壕，暗夜中路旁兩側的水田氾濫，變成潮濕地帶，又無迂迴道路可尋，全體部隊在已被破壞後僅存的路上繼續前行，加以重慶軍的抵抗，成為此次作戰中最艱苦的一次行軍。”
十九日傍晚，日軍第四、第三和第六師團分別抵達汨羅江北岸的石頭鋪、長樂街一線。第六師團一部甚至已經從磨刀石附近渡江，與南岸中國守軍第三十七軍在顏家鋪、浯口一帶接戰。
防禦汨羅江南岸的中國軍隊力量單薄，只有第三十七軍四個團編制的第九十五、第一四〇師以及第九十九軍三個團編制的第九十二、第九十九師。但是，薛岳還是按照原定方案，決定在汨羅江兩岸與日軍決戰。其部署是：第三十七軍和第二十六軍沿汨羅江一字擺開，從平江以西一直到湘江岸邊，全線固守正面陣地，利用汨羅江天險拼死阻擊；同時調動戰場上的兩翼部隊，對日軍實施夾擊。為支援步兵作戰，薛岳把戰區直屬砲兵旅拉到了汨羅江南岸。
薛岳這種死拼硬打的方案，在第九戰區司令長官部內引發分歧。有人認為，現在與日軍決戰的兵力不夠，須等王耀武的第七十四軍和李玉堂的第十軍上來。目前只能節節抵抗以爭取時間。第二十六、第三十七和第五十八軍應依汨羅江、撈刀河交替抵抗，到瀏陽河南岸後轉為防禦。待第七十四軍和第十軍抵達戰場，再一起實施反攻。但是，薛岳沒有接受這一建議。十九日，第九戰區發布了作戰命令：
一、第三十七軍（欠第六十師）守備浯口亙駱公橋之線，第九十九軍之第九十九師守備駱公橋以西亙營田迄湘陰之線，第九十二師推進於三姐橋以北彭家煅附近佔領陣地，各師均歸第三十七軍軍長指揮。
二、第二十六軍軍部及第四十四師即開金井，第三十二師集結金井，第四十一師向將軍霸推進，準備作戰。
三、第七十二軍改調平江，準備參戰。
四、戰區砲兵指揮官王若卿，率砲兵第一團，即開金井。指揮該團及重迫擊砲第二團，先協力第三十七軍之守勢作戰，拒止由長樂街南犯之敵，爾後支援第二十六軍攻勢。
五、工兵第五團仍歸第三十七軍指揮。
這一命令意味著：第三十七軍被置於汨羅江南岸寬大的正面阻擊日軍；第二十六軍在第三十七軍的南面，即汨羅江以南、撈刀河以北的二線陣地，以備日軍衝破第三十七軍的防線後再次實施阻擊；第七十二軍則被命令趕赴汨羅江戰場的東側，以向南下日軍的側背實施攻擊。隨後，薛岳又命令位於戰場東側的第二十七集團軍全力向汨羅江北岸的日軍側背發起攻擊。
毫無疑問，中國軍隊的正面阻擊是在誘敵，真正的打擊將來自汨羅江戰場的東側，其作戰指向是南下日軍的側背。
決戰在即，重慶軍事委員會命令第六戰區抽調出第七十九軍、第七戰區抽調出暫編第二軍，命其增援第九戰區。
但是，薛岳的作戰命令被日軍截獲了。
日軍推進到汨羅江北岸後，十九日晚，第十一軍參謀長木下勇擬出了二十二日向汨羅江南岸發動總攻的命令。按照日軍的作戰方案，總攻將沿著岳陽到長沙的公路向南推進，然後在撈刀河以北向東面的金井和西面的湘江擴展，並以第三、第四師團為主力向長沙實施中心突擊。由於第六師團師團長神田正種向軍司令部提出了從側翼包圍中國軍隊的建議，這一建議引起了軍司令部的討論，導致總攻命令沒有及時發出。就在這個關鍵時刻——二十日晨——第十一軍司令部獲得一份情報，即偵聽部門破譯的薛岳將集中主力從東面側擊日軍的命令全文。
為證實這一重要情報的可靠性，日軍立即派出偵察機飛到現場核實，結果發現中國軍隊第二十六軍確實正由瀏陽地區向北面的金井方向移動，中國軍隊的動向與情報中的部署完全一致。
阿南惟幾立即決定，變更原作戰方案，將主力移向戰場東面的甕江地區，從中國軍隊試圖側擊日軍陣形的外圍，對中國軍隊主力實施合擊。各師團的進攻方向是：第四十師團由平江向洞陽迂迴，第六師團向甕江以東包抄，第三、第四師團向甕江東南方向攻擊前進。
二十一日，日軍各師團開始行動。
這一天發生了日全食。
日全食發生的時候，“太陽變成下弦的月牙形”，天地間“猶如黃昏時的微暗”。
交戰的兩軍都不知這將預示著什麼。
日軍第三、第四、第六師團以及早淵支隊，由駱公橋、新市、楊家倉、伍公市、磨刀灘、浯口等渡口，分成數路強渡汨羅江。防守汨羅江南岸的中國守軍第九十五、第一四〇師進行了頑強抵抗。這兩個師防守的地段，位於汨羅江與洞庭湖間的三角地帶，這是一個尷尬的死角：日軍不來不敢撤退，日軍來了難以脫離。日軍的攻擊開始後，第九十五師和第一四〇師傷亡很大，陣地相繼被日軍突破。二十二日，日軍在航空兵的支援下，發動了更為猛烈的攻擊。日軍第三、第四師團以一部正面攻擊中國守軍的陣地；第四師團主力則由第九十九師與第九十五師的接合部突進；第三師團主力從西面的浯口方向對第一四〇師右翼實施包抄。第九十五師師長羅奇、第一四〇師師長李棠，分別命令所屬部隊向兩面阻擊日軍，嚴令不准擅自撤退，違者軍法從事。二十三日拂曉，日軍第三師團從第一四〇師右側突入，日軍的便衣隊四處出擊，主力則向雙江口陣地猛攻。第三十七軍各師面對日軍兩個師團的進攻，頑強抵抗了三天。至二十四日上午，正面陣地多處被突破，兩側的日軍已迂迴到縱深。第一四〇師後方收容所被日軍突襲，傷兵大部被殺。全師陷入包圍，各部隊聯絡中斷，官兵各自為戰，師長李棠率殘部衝出包圍圈向南撤退。第九十五師頑強頂著日軍第四師團的攻擊，一直堅持到下午才接到向南撤退的命令。
日軍第六師團留下小部隊作局部攻擊，師團主力開始沿著汨羅江向東橫向移動。按照作戰命令，他們要從當面中國軍隊第三十七軍的陣地前，橫向移動到第二十六軍的陣地北面去。天色灰暗，背靠河流，田間小路泥濘不堪，機械化裝備移動艱難，再加上從中國軍隊防禦陣地的眼皮底下橫向移動，絕對違反作戰常規，因此官兵們普遍感到緊張不安：“全體官兵在日全食的這一天，跌倒爬起，滿身泥水，奮力前進。神田師團長也與官兵一起，沿著敵軍既設陣地艱苦行軍。在無限憂慮的心情中，本日勉強進至谷溪源（甕江西北四公里）。”因橫向移動而筋疲力盡的第六師團，很快就與中國軍隊第二十六軍撞上了。此時，按照薛岳的命令，第二十六軍第四十四師剛剛從汨羅江二線戰地抵近甕江^在日軍優勢兵力的衝擊下，部隊很快支撐不住向後撤退。日軍第六師團急促推進，對第四十四師形成了包圍態勢。二十二日，第二十六軍軍長蕭之楚命令第三十二師火速解圍。但是，第三十二師與同樣正在東移的日軍第三師團遭遇，激戰一天后，第三十二師被迫南撤。包圍第四十四師的日軍第六師團猛烈穿插，一直突進至甕江口，繞到了第四十四師的側後。第二十六軍軍長蕭之楚急令第四十一師前往堵截。日軍第六師團一面應對第四十一師，一面不顧一切地繼續推進，二十三日其先頭部隊抵達金井附近。鑑於第二十六軍已被日軍完全分割，第九戰區命令該軍後撤到蒲塘，各師盡力靠攏，組成環形陣地，繼續阻擊日軍。第二十六軍戰至二十五日，環形陣地被日軍突破，殘部向金井東南轉移，試圖與從平江南下的第七十二軍會合。
第二十六軍之所以很快就垮了，是由於在戰場側翼受到日軍三個主力師團的合攻。
此時，日軍第四十師團也趕到了金井附近。
在這個方向上，無論是中國軍隊第四軍，還是日軍第四十師團，實際上都在向同一個方向推進。第四軍執行的是向汨羅江東側集結，以對日軍進行側擊的命令；而第四十師團執行的是向金井方向推進，以對中國軍隊實施反包圍的命令。兩軍不可避免地形成了混戰局面。二十日，第四軍第九十師對日軍第四十師團進行側擊，即刻受到日軍的兇猛反擊，第九十師這才發現自己攻擊的並非日軍的側背，而日軍的反擊倒是來自自己的側背方向。第九十師邊打邊撤，日軍趁機從第四軍第九十師與第三十七軍第六十師之間的縫隙插進來，隨即攻擊了第六十師的側背。二十一日，日軍第四十師團在航空兵的支援下，繼續攻擊前進，中國軍隊第九十師退往東港、黃泥嶺，第六十師退往馬嘶洞，第五十九師退往風角尖。
日軍第三、第四、第六師團把中國軍隊第三十七軍和第二十六軍包圍並擊潰後，乘勢向栗橋、福臨鋪、金井一線推進，三個師團凶狠地並列南下，卻遇到了中國軍隊另一個軍的阻攔，即剛剛趕到戰場的第十軍。中國陸軍第十軍，軍長李玉堂。其下轄第三師，師長周慶祥；第一九〇師，師長朱岳；預備第十師，師長方先覺。該軍奉薛岳的命令，從株洲以南的衡山北上石灣、金井、高橋一線，加入到汨羅江兩岸與日軍的決戰中。部隊由衡陽和淥口乘火車到長沙，然後開始步行。連日陰雨，道路泥濘，官兵沒有防雨裝備，背著子彈袋、米袋和軍用毛毯，周身濕透，精疲力竭。二十二日晨，第一九〇師抵達高橋，其先頭部隊抵達金井。此時，日軍已擊潰中國軍隊的正面阻擊部隊，正大舉南下企圖對實施側擊的中國軍隊進行包抄。李玉堂率第十軍司令部抵達高橋後，立即部署了作戰行動。
二十三日晨，奉命向班召廟方向推進的第一九〇師前衛，與日軍第師團前鋒在長岳公路上迎頭遭遇。剛上戰場的第十軍官兵喘息未定，對戰場環境與周邊敵情全然不知。第一九〇師前衛剛與當面日軍發生戰鬥，就接到了迅速北上解救第三十七軍第一四〇師的命令。第一九〇師決定留下五七〇團繼續阻擊日軍，師主力則向白杉橋方向推進。五七〇團一度衝到了黃泥嶺，師主力也攻到了白杉橋，但部隊傷亡很大。更嚴重的是，日軍第三師團一部插到了第一九〇師的右後方，第六師團一部也越過第二十六軍右翼，對推進到金井附近的預備第十師發起了攻擊。剛剛抵達了金井西北地區的預備第十師認為，東北方向有第一九〇師扼守大路，甕江方向有第三十七軍防守，他們這裡是相對安全的。於是，疲憊不堪的官兵準備睡上一覺。誰知，半夜，日軍突襲了他們——日軍快速部隊從浯口取崎嶇山路，襲擊了預備第十師一個營的宿營地，酣睡中的中國官兵遭日軍亂刀砍殺，瞬間就傷亡數百人。預備第十師各部在黑暗中盲目抵抗，彼此完全失去了聯繫。直到拂曉，師長方先覺才初步弄清情況。
終於，第三十七軍第一四〇師從大頭嶺以北突圍而出。
日軍第三師團不再管第一四〇師，直接南下向第一九〇師撲來。
二十四日，日軍第三師團主力推進到竹山鋪附近，圍攻第一九〇師五六九團陣地，五六九團陣地被突破後，官兵向南突圍。該師的五六八團與師部一起轉移，途中與日軍遭遇，激戰中傷亡甚重，殘部向福臨鋪方向潰逃。日軍展開了猛烈追擊，第一九〇師師長朱岳負傷，年僅三十八歲的副師長賴傳湘陣亡。
二十五日，日軍第三師團佔領福臨鋪。
第四師團和早淵支隊開始向中國軍隊第十軍第三師發起進攻。
二十六日，第三師陣地被日軍突破。金井、栗橋失陷。
當面日軍長驅直入，在中國軍隊第三十七軍和第十軍的後方橫衝直撞。第三十七軍軍部遭到襲擊，第十軍軍部被日軍包圍，軍長李玉堂和參謀長帶領特務營僥倖突圍而出。
預備第十師師長方先覺的強烈感受是，日軍的猛烈穿插令中國軍隊各部隊均猝不及防：“我們剛離開第一個指揮所，日軍就搶先把我們第二個指揮所打爛了，破壞了通訊。他們有空軍優勢，偵察情報準確及時，行動迅速，使我們上下失掉聯絡，指揮意圖無法下達，部隊群龍無首，遇有情況無心應戰，一味後退，戰鬥力完全喪失，以致我們這次如此慘敗。”
到此為止，不但薛岳在汨羅江兩岸圍殲日軍的作戰企圖沒能實現，這個方向的中國軍隊反而因受到日軍的圍攻而損失慘重。
日軍在汨羅江以南擊破中國軍隊的防禦後，於九月二十五日前後陸續進抵撈刀河北岸。
長沙城已經遙遙在望。
二十四日十七時，日軍第十一軍發布向長沙方向全面追擊的命令：
一、軍決定以一支有力部隊掃蕩殲滅金井方麵包圍圈內之敵，並以主力向長沙追擊敵軍。
二、第四師團應經黃花市向瀏陽河口附近追擊敵軍，並及時渡過瀏陽河向長沙東側地區繼續追擊。
三、第三師團應經上沙市向金潭附近追擊敵軍，並在該地渡過瀏陽河向長沙南側地區繼續追擊。
四、第六師團應急速進入北盛倉附近撈刀河河谷，如敵第七十四軍已進入該河谷，應即就地將其擊破。
五、第四十師團應從二十四日夜至二十五日，掃蕩金井包圍圈內敵軍，以後於金井附近準備追擊。
由於第九戰區在汨羅江兩岸與日軍決戰的行動被日軍各師團的急速東移、包抄、圍攻所打亂，因此，當日軍突破汨羅江向撈刀河乃至長沙推進時，第九戰區要想重新部署戰場上零亂的部隊，必會既艱難又被動。
中國守軍在撈刀河以北的部隊有：
第九十九軍第一九七師在湘江口南岸的青山、蘆林潭附近與日軍平野支隊對峙，第九十九、第九十二師在撈刀河北面的粵漢鐵路以西地區；
第七十二軍奉命由修水向西移動，現位於平江以南地區；
第二十六軍被日軍擊潰後，從甕江、蒲塘一帶向南面的石灣、更鼓台、文家場屋轉移整頓。
在撈刀河以南的部隊有：
第七十九軍奉命從常德、澧縣向長沙增援途中，其先頭部隊第九十八師已經抵達岳麓山；
暫編第二軍奉命從曲江向長沙增援，正在乘火車開往株洲的途中；
第三十七軍第九十五師位於麻林市附近；
第七十四軍奉命由江西分宜向西移動，其先頭部隊第五十七師抵達洞陽，第五十一、第五十八師位於瀏陽附近。
顯然，重新整理戰線已經沒有時間，而長沙附近的現有部隊無法阻擋日軍四個師團的聯合攻擊。
二十五日，薛岳下達命令：第七十九軍防禦撈刀河兩岸地區，保衛長沙外圍；限暫編第二軍二十六日抵達指定位置待命；第七十四軍兼程向長沙以西的黃花市推進，在撈刀河岸的春華山、赤石河、夏家塘、石灰咀一線佔領陣地，準備抗擊日軍。
把最強的部隊第七十四軍頂到第一線，用以遲滯日軍對長沙的進攻，這是薛岳此時唯一能夠做到的。
但是，薛岳的命令再次被日軍情報部門截獲。
中國軍隊中央軍精銳部隊第七十四軍的出現，令日軍第十一軍司令部“頓時為之震動”。阿南惟幾在當天的日記裡寫道：“敵軍以國家處於存亡關頭激勵人心，將兵力送往戰場，第七十四軍也於十五時進入瀏陽北方的新開市（瀏陽西北偏北約三十公里），全線敵我均呈緊張狀態。”夜半，第十一軍司令部討論後認定：“敵軍為最精銳部隊，不與之交戰即行撤退，則將被敵利用進行反宣傳，須避免此等情況發生。”阿南惟幾調整部署：命令第三、第四師團向撈刀河以南突進；解除第六師團攻占平江的任務，命其在撈刀河河谷攔截中國軍隊第七十四軍；解除第四十師團在撈刀河以北圍殲中國軍隊第二十六軍等殘部的任務，命其從金井地區迅速南下加入攻擊第七十四軍的行列。 ——日軍四個師團張網以待，等著王耀武的第七十四軍到來。
二十五日，第七十四軍軍長王耀武命令先頭部隊第五十七師佔領攜刀河北岸赤石河、春華山一線陣地，掩護軍主力集結。黃昏時分，第五十七師一六九、一七〇團抵達撈刀河南岸的天鵝山。前鋒搜索隊與日軍遭遇後，才知對岸春華山陣地已被日軍佔領。春華山位於長沙城東三十公里處的撈刀河上游，通往湘北和江西的公路從附近經過，控制了該地便可以西下長沙、南通株洲。第五十七師當即對日軍發起進攻，經過一夜激戰，中國官兵攻克春華山，佔領了這處戰略要地。二十六日拂曉，第五十八師主力在天鵝山、永安市一線展開，擊退日軍的反擊後，佔領了春華山至東林寺之間的要點。
二十六日，蔣介石電令薛岳：
湘北之敵，經各部隊奮勇截擊，其勢已疲，其兵站線亦不易推進，此為我軍截斷敵人後方覆滅敵寇之良機，希我全體將士，抱定必須滅敵之決心，縱敵進抵長沙附近，更須再接再厲，抱定必勝信念，猛烈向敵截擊，迫使敵人無法立足而擊潰之，以爭取最後勝利，發揚湘北再捷之光輝。
同一天，蔣介石致電恩施第六戰區司令長官部陳誠、老河口第五戰區司令長官部李宗仁、上饒第三戰區司令長官部顧祝同，命令他們在各自的戰區內向日軍發動攻擊——“遵限實行，勿得遲誤為要。”
此時，從第六戰區抽調的第七十九軍第九十八師和暫編第六師已經抵達長沙，其第八十二師正兼程向長沙靠近。
薛岳決定戰場部隊和增援部隊一起合力向日軍實施反擊。
薛岳的反擊，取決於王耀武的第七十四軍的作戰結果。如果第七十四軍能夠遏制住日軍的瘋狂推進，為各路增援部隊的抵達贏得時間，在戰場上形成對中國軍隊有利的態勢，反擊作戰或許能夠取得效果，至少日軍攻占長沙的計劃將嚴重受挫。
二十六日上午八時，根據薛岳的指示，王耀武命令第五十七師從赤石河向麻林街攻擊，第五十八師從春華山嚮路口畬攻擊，第五十一師從李家巷向沙市街攻擊。命令要求各師必須在十二時以前抵達攻擊位置。
二十七日凌晨五時，第五十七師師長余程萬指揮該部向當面日軍第三師團發起了攻擊。天還沒亮，日軍在第七十四軍的突然襲擊下一陣慌亂，穩住陣腳後急忙請求航空兵支援。天亮了，日軍三十架戰機飛抵戰場，協助第三師團進行反攻。戰鬥中雙方均死傷嚴重。王耀武命令第五十一師步兵指揮官李翰卿，率一七一團和補充團，迂迴到日軍第三師團的東側實施側擊。李翰卿少將身先士卒，在突入日軍陣地時陣亡，他的死極大地刺激了士氣，官兵們不顧一切地向日軍衝鋒。此時，第五十七師的左側開始受到日軍第四師團的攻擊。在日軍兩個師團的夾擊中，第五十七師激戰至下午，傷亡達三千餘人。
第五十八師在師長廖齡奇的指揮下，在春華山陣地擊退日軍第六師團的攻擊後向永安推進。二十七日拂曉，日軍第三、第六師團在三十多架戰機的助戰下開始反攻。第五十八師很快被切割成數段，各級指揮都失去了聯絡，全師呈現出崩潰態勢，但每一個局部依舊在抵抗。在永安市附近，第五十八師與日軍陷入苦戰：
石井部隊乘佔領永安市的餘勢，一氣向其南方約一公里的一四七高地一帶敵陣地進攻，但敵軍抵抗極為猛烈，重慶軍在二時許，在衝鋒號聲中，猛然轉入反攻，反复達三次之多。到處展開手榴彈戰，在燃燒的永安市中進行著淒慘的白刃戰。森脅大隊的兩名中隊長戰死，攻擊受挫。當時聯隊長全部兵力僅為森脅大隊、土屋大隊及軍旗中隊的不過四個步兵中隊。於是，石井聯隊長請求將第八中隊歸還聯隊，並立即配屬於第一大隊。但第八中隊初戰以來經多次激戰，兵力喪失過半，僅剩下中隊長竹下喜兵衛中尉以下四十八名。森脅大隊長決心拼死戰鬥，親自指揮第八中隊的一個小隊，並由正面部署中隊主力潛入敵陣的間隙，一齊發起衝鋒，冒著迫擊砲的密集炮火潛入敵陣，突破手榴彈的火海。經過激烈的交手戰後，於二十七日五時終於奪下一四七高地。重慶軍勇敢進行了多次反攻，但在森脅大隊長揮舞戰刀帶頭衝鋒下一一予以擊退。石井聯隊長於六時，繼森脅大隊之後，攻擊前面的敵軍，並命令土屋大隊（第七中隊為基幹，配屬獨立山砲兵第三聯隊第六中隊）盡量由東方聯繫第一大隊攻擊前面之敵。準備向永安市東南側地區攻擊的土屋大隊，在山炮的緊密支援下，於八時三十分向一五六高地北側台地發起衝鋒，當即佔領該地。重慶軍在大舉進行猛烈掩護射擊的同時，並以手榴彈反復進行肉搏攻擊，展開了激烈的爭奪戰。在此期間，得到山炮的緊密協助，過午才保住了該地。但第七中隊一次喪失了中隊長西谷誠太郎大尉以下全體幹部，中隊的傷亡達到六十餘名。
軍長王耀武急令第五十一師迅速前出，佔領有利地形以阻擊日軍，並收容第五十八師的潰兵。但是，二十七日凌晨，日軍第六師團平岡聯隊的第三大隊，在刺殺了三名中國哨兵後，猛烈突襲了第五十一師駐地，剛剛抵達戰場的第五十一師猝不及防：
……曾認為僅有少數殘敵的我大隊官兵，也對敵軍如此之多大為吃驚。所有的房屋中都住滿敵軍。這個第五十一師是由大約一百一十公里東方的宜春附近急進，剛剛到達戰場的。其後，聯隊自右方起第三、第一、第二大隊展開全力繼續猛攻，步炮一體展開殲滅戰，僅在洞陽市附近的鷹林大正面，即取得了敵遺屍六百九十具，繳獲重機槍四挺、捷克機槍七挺、步槍七十支等的戰果。使敵瀕於潰滅。午後，新成為前衛的第二大隊（大隊長小鎬庸勝中佐）也順利繼續追擊。當夜掃蕩了躍龍市（洞陽市南十五公里），僅尖兵第八中隊即繳獲捷克機槍五十六挺，步槍一百零三支等。這樣，聯隊斃敵第五十一師副師長以下多數敵軍……二十八日進入鎮頭市。
黃昏時分，迫於日軍的強大壓力，第五十一師師長李天霞擅自將陣地向東退縮。結果，第七十四軍的整體防線上出現了一個巨大的缺口，第五十七師的陣地也隨即被日軍突破。入夜，日軍以大兵力襲擊了第七十四軍軍部，將軍部直屬部隊打散。軍長王耀武率衛士緊急突圍，衛士排長被俘後被日軍砍死，王耀武在夜色的掩護下得以逃脫。
經過一天的戰鬥，第七十四軍的三個師只有第五十一師還算比較完整，第五十七、第五十八師殘部只有向第五十一師靠攏。
二十八日凌晨，第九戰區命令第七十四軍撤出戰鬥，向戰場的兩側轉移。本指望第七十四軍能夠在長沙東北方向抵擋住日軍的攻勢，但沒想到第七十四軍潰敗得如此之快。第七十四軍潰敗後，第九戰區在長沙附近已經沒有強有力的部隊了——戰區的主力已經殘破，增援部隊很難迅速形成作戰態勢。
就在王耀武的第七十四軍與日軍第三、第六師團激戰時，日軍第四師團沿著粵漢鐵路左側迅猛地向長沙突進，並派出騎兵部隊向長沙城奔襲。沖在最前面的是從第十三師團抽調來臨時配屬第四師團的早淵支隊。
無論是重慶的軍事委員會，還是長沙的第九戰區司令長官部，都沒有估計到日軍會攻擊長沙城，因此未在長沙近郊以及市區做防禦作戰的準備。
薛岳準備放棄長沙了。
二十五日，第九戰區司令長官部從長沙轉移到了湘潭。
二十七日，早淵支隊前鋒抵達了石子舖，這裡距長沙城已不到十公里。此時，中國軍隊第七十九軍第九十八師抵達了長沙以北兩公里的新河街