隶属第六战区的第24集团军接到了掩护第九战区侧翼的命令，该集团军在当年的2月刚刚组建，司令官就是王耀武，下辖第73军、74军和100军，常德会战后，这三个军一直在常德、桃源一带整训。
6月9日，军事委员会电令王耀武：“王耀武兵团应于主力集中之后，对渡湖南犯之敌，以积极手段将其捕捉而歼灭之。至于益阳、宁乡等要地防御，务以用最小限之兵力担任之。”［十］《长衡会战》（《*史档案资料丛刊 抗日战争正面战场》（下）中国第二历史档案馆编 江苏古籍出版社1987年）
宁乡地处湘中的东北部，是湘中、湘北通往长沙的要点，日军为了保障进攻长沙的主力侧翼的安全，下令先攻占长沙两侧的宁乡、浏阳，再进攻长沙，保卫宁乡也就成了保卫长沙的前哨战。宁乡血战历时五天，它的指挥者，正是74军第58师师长张灵甫。
58师当时配属第73军，共同拱卫长沙岳麓山侧背的安全，张灵甫奉命率58师从驻地桃源郑家驿强行军赶往宁乡布防，他将师主力控制在沩水南岸，派173团团长何澜率173团、174团第1营并携师迫击炮营的一个连担任宁乡县城的防务。
6月13日，由益阳转攻宁乡的日军第40师团两个联队首先在乔口、靖港登陆，向宁乡发起了进攻。守军毫不示弱，173团团长何澜指挥部队与敌人在外围阵地展开激战，优势的日军连续猛攻一天，双方在城垣相持。傍晚时分还出动三架飞机作低空轰炸， 173团第7连奋起还击，击落敌机一架，并在敌机的残骸中寻获日军的作战文件，为上级的作战指挥提供了有价值的情报。次日，日军以四五千人的兵力附八门炮，团团围住宁乡城，企图一举突破，但是173团拼死抗击，与突入的敌人连续发生三次肉搏，终将敌据于城门之外，日军在白天仍无进展。
小小的宁乡城打了两天竟然没能一鼓而下，这有点出乎日军的意料，他们改变部署，增派一部南渡沩水，企图从58师的后方进行突袭。6月15日，张灵甫的师部所在地遭到了渡河作战的二千余敌人的攻击，不过日军没能得逞，他们的对手，并非只知一味正面死守的呆板指挥官，在他们盯着58师正面阵地强攻的时候，善于打攻势防御的张灵甫在兼顾正面的同时，抽出了一个营突袭日军的侧翼，两面夹击，相邻的友军73军第15师也拔刀相助，与58师一起合力将敌人逼回了沩水岸边。
同日，宁乡城内的守军继续与日军展开厮杀，因连日激战伤亡过大，终于寡不敌众，城垣被敌人突破，但是何澜并不放弃战斗，他指挥部队与突入的敌军逐屋争夺，反复肉搏巷战，至16日上午，守军仍在城内的福音堂、杜家山、印台山等几个阵地与敌人搏斗。得知城内的战况，张灵甫允许何澜可以酌情突围。16日中午时分，何澜率部从福音堂西南角开始突围，由于守军三面受到日军火力的封锁，一面被沩水所阻，突围不易，许多人没能渡过沩水，岸边和急流中死伤者甚多，何澜也身负重伤。
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第十节转战长衡（2）
尚未突围的173团团附蔡亚锷见状挺身而出，他呼吁大家不要惊慌，既然突围不成，不如死守福音堂，福音堂内还备有粮食、弹药、医药，只要有死守的决心，一定还有生路。众人纷纷表示愿意听从蔡团附的指挥，坚守阵地不再突围。蔡亚锷清点人数，守军仅余残兵一百四十名，另有八十名伤员，他带领众人退守福音堂，将团旗绑在福音堂屋顶的避雷针上，好让前来支援的空军看见迎风招展的团旗，宣示宁乡仍掌握在国军第58师173团的手中。当晚，蔡亚锷派人泅渡沩水，向师长张灵甫报告城内情况并请求增援。
此时，张灵甫正在指挥58师主力与友军100军第19师及73军和79军全力围攻敌第40师团，日军穷于应付，只得把攻击宁乡的兵力部分调去对付国军的主力，因此实力大减，17日竟未能突破173团二百来名残兵据守的福音堂。第二天，从益阳尾追日军的19师也攻到了宁乡城外，第40师团未能达成占领宁乡的目的，撤围向湘乡方向转移攻势，张灵甫率师主力继续尾随追击，另派一个连和卫生队进入宁乡善后，接应173团归建，宁乡城内的防务则转交19师，由19师派出一个营与173团残部会合，接替了58师的防务参见蔡亚锷《宁乡保卫战亲历记》（《湖南文史 2000年第5辑 总第95辑》）。
然而，薛岳以不变应万变的“天炉战法”，这一次在长沙却没能再次奏效，在58师与19师会师宁乡的同日，长沙失守。固守宁乡原是为了确保长沙西侧岳麓山外翼的安全，如今长沙主战场失利，卫星阵地也就失去了应有的重要意义，在敌人骤然转头回攻的压迫之下，处境困难，王耀武审度情势，19日夜下令放弃宁乡，军团向湘乡方向转移。
长沙新败，士气低迷，战区需要树立英雄部队的样板来鼓舞士气，58师以将近一个团的伤亡代价，在宁乡浴血奋战，独守孤城五昼夜，英勇事迹可歌可泣，战区在当时把该师当成楷模广为宣传。王耀武及集团军副司令官兼73军军长彭位仁都及时报请上级转报重庆，为58师官兵向蒋介石和何应钦请功：“此次我58师以四个营兵力坚守宁乡，官兵忠勇用命，力抗顽敌，浴血英勇，历五昼夜，重伤官长计团长何澜、副团长罗英、团附蔡亚锷、营长孙步英、宋纯龙及额外团附金耀、营长王贵玬暨伤亡连排长以下五十二员，且又因负伤而自杀者多人，但敌死伤枕籍，损失之大，更倍于我。壮烈辉煌，实堪矜式。” （十九）《长衡会战》（《*史档案资料汇编：第五辑 第二编 军事（四）》中国第二历史档案馆编 江苏古籍出版社1998年4月）
对于作战能干奋力的部下，张灵甫照例不恤重赏，蔡亚锷临危不惧，在正副团长重伤的危急情况下，独撑大局力保宁乡，为58师赢得了荣誉，因而立功获授云麾勋章，张灵甫还特为他亲笔致函王耀武保荐提升，并颁奖金四万元予以激励。
据战区转报王耀武的报告，58师在益阳、宁乡诸战中，毙敌七百三十六人，伤敌一千六百九十七人，自身伤亡一千六百余人。损失严重的58师急待疗伤整补，但是继长沙失陷后，湖南战场的局势继续严重恶化，张灵甫在战地休整部队不到半个月，又被王耀武急调出战。
二
衡阳在长沙以南约一百五十公里，位于湘水西岸，粤汉铁路和湘桂铁路在此交会，是第九战区的重要战略基地之一。长沙失守后，第九战区的作战任务转为以“阻敌深入、确保衡阳为目的”。6月24日，从长沙南下的日军重兵包围了衡阳。衡阳守军是第三次长沙会战的功臣第10军附暂编第54师，在第10军军长方先觉的指挥下，抗日战争中历时最长的惨烈守城战——衡阳保卫战，自此揭开了序幕。
当时国民党军在衡阳外围湘江两岸有十来个军，军事委员会企图以东西两路进援衡阳，但是外围兵团在日军的强力阻击下，进展迟缓。蒋介石对衡阳外围兵团的表现十分不满，尤其是湘江以东的各军并未积极向衡阳突守卫衡阳的第10军军长方先觉。
第十节转战长衡（3）
进，他一面敦促湘东各军，一面命令在湘江以西的王耀武兵团会同李玉堂兵团速解衡阳之围。
张灵甫起初没有直接参加衡阳解围之战。7月上中旬，他一直在湘乡至邵阳一线继续与敌40师团鏖战，据第九战区关于长衡会战战报记载，7月7日，“永丰之敌，经五八师全力猛攻，一度克复永丰，旋敌增援反扑，续在冷水塘、永丰南端高地激战。”（十九）《长衡会战》（《*史档案资料汇编：第五辑 第二编 军事（四）》中国第二历史档案馆编 江苏古籍出版社1998年4月）战至10日，张灵甫会同前来增援的第19师一起克复永丰，之后暂留守永丰抓紧进行战地整补。
在蒋介石的迭次命令下，王耀武将麾下主力向衡阳全力推进，此时他掌握着第73、74、79、99、100军和失守长沙的第4军残部，虽然号称有十七个师，这些部队自六月投入战斗以来，都已是久战疲师，建制残破，战斗力大不如前，在七月中下旬先后推进到衡阳郊外后，衡阳城内枪炮之声已可相闻，但是援军与日军阻击部队仍相持不下。
王耀武最终动用了自己的老部队74军出马上阵。长衡会战之初，王耀武只从74军抽调了张灵甫的58师随他一同入第九战区作战，51师和57师被第六战区留在常德附近担任守备任务，直到6月底7月初，经九战区请求从六战区调出51师和57师归建，以便于王耀武统一指挥，74军才全军参加了长衡会战，担任集团军的预备队。7月中旬，74军出青树坪转到宝衡公路，以58师沿公路作为攻击主力，51师在后，57师在演陂桥掩护全军右翼，向衡阳出击。自宁乡之战后，58师未有足够时间补充建制，相对于参战较晚的51师和57师，此时的58师战力是74军中最弱的，但是王耀武和施中诚还是点了张灵甫的将，把他推上了攻击前锋的位置，张灵甫奉命率部向金兰寺集结，配属100军行动。
第100军军长李天霞正在为打下金兰寺伤脑筋。金兰寺在衡阳西南四十多公里，原先有79军一个营在此据守，后被日军一个大队攻占。王耀武命令李天霞夺回，以掩护79军侧背。自7月20日起，100军的主力19师围攻金兰寺已经有一周，他们陆续攻占了金兰寺周围的一些店铺和村庄，残余的日军二百余人退入背靠高地的寺庙内负隅顽抗。寺庙是坚固的砖石结构，敌人在山顶还筑有工事，19师因缺乏山炮，屡攻不破，师长唐伯寅遭王耀武总部和李天霞军部的责令，备感压力。李天霞出了个馊主意，要19师想办法在寺前的大树上插上*，好让盟军的飞机看到后以为19师攻占了金兰寺，为了他的这个指示，爬树插旗的士兵伤亡九人，结果旗子还是没有插成。
7月23日，张灵甫率58师向金兰寺方向出击，当天晚上即击破梯子坪李家山的敌116师团一部，一路过关斩将，于25日再攻位于香炉山雷祖岭向金兰寺增援的敌军，激战两天将敌击退。张灵甫马不停蹄，于27日立即派部猛攻金兰寺，在张灵甫与唐伯寅的合力奋战下，金兰寺终告克复。
7月28日，王耀武军团各部在衡阳西南郊全面攻击前进，60师进攻东阳渡，62军迫近衡阳汽车西站，79军在新桥、鸡窝山与敌激战，63师挺进望城坳，19师攻向元公寨。但是，敌人援军也在第二天赶到，向王耀武军团展开凶猛反扑，当天，我军各部全线后退，只有58师和19师一马当先，继续向衡阳挺进，29日，张灵甫进攻邹冈山南麓的盐塘冲，唐伯寅继续进攻元公寨、聚湖峰。两天后两师迫近衡阳近郊。
张灵甫的新任务是消灭在公路线上扼守鸡窝山的日军，为援军扫除前进道路上的障碍。鸡窝山距离衡阳已经不到十公里，是衡阳西郊连绵山地中海拔最高的山头，通往衡阳的公路穿山脚而过，南面的地势开阔，易守难攻。张灵甫以明灿的172团为攻坚主力，配军属山炮连和师迫击炮营及工兵，向守卫石头山、大桥铺、鸡窝山的日军116师团234联队第三大队发起攻坚，一举攻占上述阵地，毙伤包括敌大队长广田在内一百二十余人。据当时在172团担任鸡窝山主攻营的副营长王沛年回忆，敌人在遭到该营猛烈攻击后退守反斜面，敌我双方当晚在山的两面相持，次日，敌军派来战机协助鸡窝山的守军，172团在白天继续与敌激战，终于在拂晓攻克鸡窝山要点参见王沛年《解救衡阳鸡窝山之战》（《原国民党将领抗战亲历记 湖南四大会战》全国政协文史资料研究委员会编 中国文史出版社 1995）和罗文浪《衡阳会战中的鸡窝山战斗》（湖南文史资料选辑第4辑）。据当时担任58师参谋主任的罗文浪回忆，58 师攻占鸡窝山后，军副参谋长邱耀东传来令他吃惊的命令：战况发生变化，本军于拂晓要脱离敌人，转移阵地。于是张灵甫在鸡窝山西侧留下一个营警戒，师主力奉命撤离阵地。这一说法与实际战况不符，根据王耀武于1944年8月上旬向重庆发出的关于衡阳解围的数份原始战报（台湾 “国史馆” 档案典藏号002090200086041—51），张灵甫师一直在鸡窝山附近战斗，直至8月10日，该师仍在鸡窝山以东的1066高地与敌激战。。根据第九战区的战报，这一天是8月2日。湖南南岳德山忠烈祠于1942年落成，内有13座抗日烈士陵墓，包括国民党军74军、60师、140师等集体公墓3座。1997年12月由国务院列为“全国重点文物保护单位”。张灵甫为南岳德山忠烈祠内74军抗日阵亡将士公墓纪念