7月5日到8日，日軍每天於黃昏後，在其砲兵和毒襲的掩護下，分別向我江西會館、楓樹山、機修廠、張家山、虎形巢各陣地發起攻擊。雙方互有傷亡，然我陣地巍然不動，安然無恙。
7月9日，日軍第十一軍司令官橫山勇也緊急召開軍事會議，剖析當前戰場雙方態勢，檢討前段作戰失利的原因，商討下一步行動方案。
經十天的鏖戰，橫山勇和日軍大本營自年初積攥下來的快速打通大陸交通線的美妙前景暗淡下來了。想當初，自4月中旬掃蕩中原起，直下湖南，一日而下長沙，一路高歌猛進的“亙古大進軍”，想不到在衡陽城下折戟鎩羽。這一路的軍鋒、軍威、軍勢在這個湘南小城面前大大頓挫了。再要打下去，必須重新積聚氣勢，等待後援，改變戰法。要知道帝國的精銳部隊遇到的不過是一個殘破不全、編制不滿的一個支那軍；而帝國的軍隊可是對手的三倍啊；更不用說在武器彈藥、後勤補給、陸空配合等方面發優勢了。
日中開戰以來攻守之戰，帝國軍隊與支那軍對陣，往往一比三就能優勝之；一比六也能打他個平手。這不僅因為帝國軍隊遠遠優於支那軍隊的步兵火器、裝備與後勤保障，還有兵員健康的身體素質和優秀的組織訓練及單兵作戰技能。這些都使得支那軍必須以三倍於我的兵力方才有可能組織抵擋帝國軍隊的進攻。因此，我帝國軍隊持強凌弱，更有倍於此的鄙視支那軍的心理優勢。然而，此次衡陽作戰，帝國軍隊自恃有一號作戰之強大精神因素作動力，對衡陽守軍持不屑一顧之蔑視態度，10天的戰鬥採用的都是逞豪揚兇的狠打狠斗的蠻打法，單逞一技之勇的武士道精神，驕橫狂放，不及研究對方的打法，不去了解對方的陣勢，一昧強攻硬打到底，單一打法一打就打了10天。豈有不敗之理啊！
日本大本營和軍部也幡然自省：空軍配合不夠，重砲部隊沒有完全跟上來，進攻部隊無防護掩體，甚至進攻部隊連修築進攻工事的工具都沒有準備。
平心而論，這次衡陽攻守雙方打得如此慘烈，實在是應該好好檢討檢討一番。
這次最令日軍膽戰心寒、刻骨銘心的是第10軍那中沉穩鎮定的應戰心態，冷峻嚴酷的殺手風格，以及匠心獨具、構工巧妙的野戰工事。日軍的狂熱的進攻精神與第10軍的冷靜防守風格；日本人易於驕傲躁動的情緒與第10軍將士們具有的中國軍人講求實際效能的智慧禀賦撞了個正著。而且，兩者都具備著頑強拼搏，迎難而上，毫不退縮，強烈的責任感和堅毅不拔，舍生忘我，勇於奉獻的獻身精神。
在這種交鋒中，第10軍始終佔據著精神上的上風，掌握著精神上的主動權。他們雖然是防守者，但是他們卻是精神上的進攻者；他們雖然是被圍困者，但他們卻是陣地上的主動者。這一點深深地刺痛了日本人。日本人在戰鬥期間甚至戰爭結束後仍記憶猶新，還在試圖拼命地想洗刷這些印象。對於日軍來說，他們傾一國之力打造的一號作戰計劃所要體現的榮耀和優越；他們以往所有的不利和晦氣都想在這次一號作戰中找到平衡。一號作戰要求他們的就是只能勝利，不許失敗；只能勢如破竹，不能挫折停頓。一號作戰打得就是榮耀和優越感。
以日本人的衝鋒戰術，以他們的裝備和技術，只要戰力充沛和時間允許，在中國沒有他們攻不破的堡壘。對於中國式的冷兵器時代的城牆寨堡，日本步兵配備的山炮、野炮甚至60迫擊砲就足以對付了。對於碉堡街壘，日軍大隊中隊一級就配有92式步兵平射砲，拖動簡單輕便，使用方便準確。對付中國的野戰工事、散兵線，日軍普遍配備的82迫擊砲、60式迫擊砲可以提供足夠火力予以摧毀。這些輕重砲兵的配備遠勝於中國步兵武器一般為漢陽造中正式步槍和仿捷克式輕機槍，射速射距、續射能力以及射擊精度遠劣於日軍武器。在後勤裝備、醫療救護、輜重運輸等後勤補給方面雙方更是無法相比。
太平洋戰爭爆發後，美國祇來得及提供很少的一部分裝備給中國。援華租借法案提供的物資裝備首先用於裝備中國駐印軍和專門對緬甸方面作戰的中國遠征軍。第10軍原也是列在首批裝備美式武器的部隊，但還未來得及裝備，一號作戰就開始了。想想，第10軍的那隻有6門75山炮的半個砲兵營，加上配屬作戰的其他軍、師的2個砲兵連的8門山炮、野炮和少得可憐的砲彈，其處境之艱難就可想而知了。
1944年，“駝峰航線”運來的美援物資，每月除供飛虎隊及中國遠征軍使用外，交給中國方面的每月近2000噸，其中50%為製造兵器槍彈的鋼鐵、橡膠等原料，均由兵工署長俞大維處理。
衡陽保衛戰期間，中美聯合空軍未能對地面部隊以強有力的行之有效的配合，對日軍大量集結及後勤運輸也未能有大規模的轟炸破壞，日軍供應的糧食彈藥等給養運輸船隻每日溯湘江而上，絡繹不絕，100毫米加農炮，150毫米加農炮，150毫米榴彈砲全賴水運，岳陽至衡陽間的公路340公里，水路720公里，日軍的運輸從未間斷過。雖然也曾遭到過美機多次轟炸，但比起美軍在南太平洋戰場封鎖日軍守島部隊之糧彈運輸來，實在差得太遠太遠！
7月9日、10日，戰場相對平靜。交戰雙方就好像一場猛烈搏殺後的兩頭巨獸，躲到一旁休整，舔舔傷口，吃點食物，補充能量以備再戰。
日軍方面，對衡陽的第一次總攻，總以為這次打長沙只用了一天，因此企圖長途奔襲，也想一日而下衡陽。卻不料想第10軍戰力旺盛，構工精巧，勢同要塞。從6月27日起，日軍對我軍衡陽城西南主陣地展開全面進攻，猛打猛衝達六晝夜，只落得個傷亡慘重毫無進展的結果；兵鋒大挫，不得不於7月7日始改為重點進攻。一面集中兵力，以求對我軍陣地各要點實現重點突破；一面抓緊補充兵力、槍械、彈藥、糧秣等，準備下一次總攻。
第10軍方面，雖然也傷亡巨大，處於孤立無援，補給中斷的困境中。但成功地打退了日軍的第一次總攻，一線主陣地一處未失，官兵們信心大增，加上第8團1000多生力軍突入城來，給了全軍以莫大的安慰和勇氣，大家紛紛表示：誓與陣地共存亡。於是，我軍也利用敵人攻勢間隙與整補時間，從容調整部署，加強工事，準備迎接日軍更兇猛的進攻。