12月28日。
正急于歼灭第37军的阿南中将，猛然发觉自己以前的判断有问题，因为第37军的三个师不但没有要在原来的阵地上作长期死守，连短期战也不准备打了。其中第60师已由大湖岭、梧岗源、大平岭一带退去；第95师的情况更复杂，跑到什么地方去了也弄不清楚，好像是往麻石山、大头岭方向去了；第140师的情况也不太明，好像要以金井为中心，在象鼻桥东侧南北高地一线，向西配备。
其实，薛岳已将第37军调归玉陵基集团军。王司令正指挥该军向侧面山地后退，以便空出大道，让日军去攻长沙城。
日军各主力兵团根据阿南的命令，渡过汩罗江后，由于找不到攻击目标，处于彷徨之中。
是进是退？阿南也彷徨了。直到12月29日下午5时许，侦察机才从天上向他报告：“敌军正向长沙方面退却，”
进退维谷的阿南司令官，狠了狠心，决定向长沙进攻。本来，像进攻长沙这样远距离的大兵团作战，是需得到南京的中国派遣军总部和东京大本营批准的。可是现在，阿南已顾不得那么多了。因为他亲率大军出击，已在新墙河岸付出了不小的代价，现在就这样灰溜溜的退回去，未免太损大日本皇军的面子了。
12月29日，傍晚。
阿南又一次错误判断中国军队的运动，以为是在退却逃跑，于是，发出进攻长沙的命令。
一、敌有向长沙和金井方向退却之迹象。
二、本军司令官决定以主力向长沙方向追击。
各师团接到进攻长沙的命令，争功取胜心切，又争先恐后朝长沙扑来。
第3师团士气最高，昼夜兼程，一路上未见到一个中国兵的影子。一路顺风，于12月31日下午，赶到了浏阳河畔，争相涉水过河，向长沙城挺进。
第6师团于12月30日下午进至麻石山、鸭婆山地区，遭到37军95师阻击，只打了几个钟头。日军见中国军队甚少，无意在此纠缠，直向长沙奔去。
第二阶段战斗。
1942年元旦。长沙地区浓雾紧锁，寒风凛冽。
第3师团大队人马在浓雾中向长沙城挺进。一路上风声鹤唳，仍不见一个中国士兵的踪影，都以为中国军队已被大日本皇军吓破了胆，逃得无影无踪了。将到长沙市郊，日军便看到了他们的飞机从天上投下的一面标志占领长沙的太阳旗。
第3师团数万官兵顿时欢呼雀跃，狂呼大喊，今晚将在长沙城热热闹闹地庆祝元旦。
上午11点钟。一颗信号弹划破浓雾紧锁的天空。日军第3师团在丰岛中将指挥下，开始向长沙城进攻。
日军前面出现一些零散的中国军队。他们见了日军，掉头就往市区里跑。
日军见了这情形，士气更加高涨，不顾一切地穷追猛进。丰岛师团长据此估计，最迟到本日黄昏，便可占领长沙全城。晚上限可在城里放军休整。其实，这些零散的中国军队，是第10军的前哨警戒部队，其任务是故意逗引敌人的。第3师团前锋的野联队猛追到城边，突然遭到守城的第10军猛烈射击。日军后续部队源源赶到，陆续投入攻城战斗，直打到黄昏6点半，仍未能前进一步。
丰岛中将命令师团直辖的夜袭部队——加藤大队投入攻城。
加藤大队长亲自带领部队趁黑夜“摸夜螺丝”，结果，被守军全歼。加藤本人也被打死。加藤身上带有日军出动以来的计划、命令等重要文件。丰岛恐其落入守军手中，组织大批人马抢尸，结果，加藤尸体被守军抢去。
守军从加藤尸体身上搜出重要文件，当即送交战区司令部。薛岳从这些文件中判断出日军粮袜弹药将尽的情况，禁不住拍案大喜“一纸虽轻，胜过万挺机枪！”
第3师团在城东南苦战两夭两夜，死伤盈野，仍然毫无进展。
1月3日，拂晓。
第6师团主力赶到，从城东北发起强攻。下午1时许，日军一部攻占了城外阵地。日军正在阵地上欢庆胜利，湘江西岸的守军榴弹炮群突然怒吼起来，炮弹如急风暴雨般落到城外阵地上，炸得日军血肉横飞。
一千多名日军向湘雅医院守军进攻，被岳麓山上飞来的炮弹，尽数炸成肉泥。
攻城已经是第3天了，日军弹尽粮绝，只能靠飞机空投接济。有的部队子弹打完，只得和中国军队拼刺刀。
第11军司令部里，充满了失败泄气情绪。军参谋长、副参谋长和作战参谋们，都一致主张中止攻城，尽速撤退。
阿南司令官火爆爆地把部属们狠狠训斥一通：“第6师团今天早晨才刚刚投入攻城战斗，自然还未取得战果，现在中止攻击，实属过早不当。”
阿南将军还蒙在鼓里，他的厄运在五天前就已注定了。
1941年12月30日下午。
薛岳向第九战区各部队下达命令：
一、敌已渡过汩水，企图进攻长沙，我军决定采取向心攻击，一举围歼敌军。
二、杨森副司令长官应以第58军自长乐向安沙，以第20军自清江口向石子铺搜索并攻击敌人。
第一次、第二次攻击到达线如下：
第一次攻击到达线：在湘江东岸从东、南、北三个方向对长沙构成半图形包围圈。具体位置为安沙、赤石河、春华山及郎梨以东、东山以南一线。第二次攻击到达线：在第一次到达线内侧，具体位置为石子铺、望仙桥、长桥、朗梨市、东山一线。
三、王陵基副司令长官应以第37军自瓮江向望仙桥，以第78军自三角塘向长桥搜索并攻击敌人。
四、罗卓英副司令长官应以第26军主力自洞阳市向朗梨市，以第79军主力自金潭向黄花市，根据情况向朗梨市，以一部向渡头市或东山，以第4军向长沙南侧分别攻击。
五、第10军固守长沙，第73军固守岳麓山，待各兵团进至第二次攻击到达线，即应断然反攻。
六、第99军第197师应防御湘江，洞庭湖岸。第92师应自三姐桥，第140师应自粟桥。分别专攻捞刀河之敌。第99师应固守湘江东岸阵地，并派一支有力部队向粟桥、福临铺攻敌侧背，截断其补给联络线。
七、各军以1942年1月1日零时为期开始攻击，4日夜前即应进入第一次攻击到达线。
1942年1月3日。
日军攻城第3天，第九战区各路大军正日夜兼程，从四面八方朝长沙压来，
东南面，罗卓英的第79军、第26军、第4军各部，已快迫近长沙；
东北面，王陵基指挥的第37军和78军，分左、右两路，沿金井至长沙的公路，快速挺进，也已迫近长沙；
西面，第73军守卫在湘江西岸，随时准备反攻；重炮兵旅居高临下日夜轰击着攻城的日军。
北面，杨森的第20军和58军，已断日军归路，并配合二十万民众，大肆破坏日军后方公路。桥梁：日军后勤运输已被完全卡断。
1月3日，夜。
阿南终于感到情况不妙，下令撤退。
1月4日。
蒋介石致电薛岳将军：“此次会战，举世瞩目，各部务必不惜任何牺牲，发扬高度攻击精神，施行坚决勇敢之包围，聚歼残敌，以求获得空前胜利与光荣战绩。”
薛岳向蒋介石回电表示：“本次会战岳已抱定必死决心，必胜信念。”
薛岳向所属各部转达了蒋介石的命令，严令各集团军总司令、各军长、师长，务必确实掌握好自己的部队，倘有作战不力，贻误战机者，定按革命军人连坐法重处，决不姑息宽容。如果敌人从某部队作战地境内安全逃脱，即严惩该部各级主官及幕僚。
1月4日，拂晓。
长沙城郊东南角天空出现红色闪光信号弹——中国军队对日军的包围已经完成。
第三阶段战斗。
1月4日下午。
第3、第6两师团，在长沙城郊丢下累累死尸，向北突围。却被罗卓英、杨森两集团军分割包围，并分别加以痛击。
日军处于极大困境，而且各部队都拉扯着大批轻重伤兵，行动更为困难。从长沙城外突围时，仅第3师团司令部就躺着七百多名伤兵，有的部队情况更严重，拖累更大。
4日深夜。罗卓英所部第53师在沙湖桥附近，将第3师团的野联队团团围住，发动勇猛攻击，两军短兵相接，互相混战。中国军队接连打出照明弹，竟相投掷手榴弹与敌拼杀。
第3师团司令部和石井联队经过一夜苦战，于5日凌晨来到浏阳河畔，又陷入张德能第4军的重围。中国军队在嘹亮的军号声中，朝敌人冲杀。敌军旗被中国军队迫击炮弹炸飞。两军在师团指挥所展开惨烈的肉搏战。敌又一个联队赶到，才把丰岛师团长救了出去。
经过四天四夜反复拼杀挣扎，第3、第6、第40师团只向北挪动了几十里路，均未突出重围。
1月8日。
阿南决心来一次困兽斗。向重围中的各兵团下达命令，“坚决围歼青山市以北地区之敌。”
青山市以北主要为杨森的部队。
是日，第6师团按照阿南司令官的命令，全力向青山市以北迂回，结果，被从郎梨市、黄花市追击而来的罗卓英集团军第4军，第26军和王陵基集团军之78军包围。全师团立即被中国军队斩成三块，层层围住，分别给予毁灭性打击。
与此同时，奉命由北南下策应大军突围的独立第9旅团，也在青山市以北影珠山钻进了杨森之20军的“口袋”。其先头部队山崎大队，自大队长以下于当日被全数消灭。
第6师团各部被分割包围，互相不能救应，且弹尽粮绝，毫无战斗力，有的冲进民房抢食生米、生菜。
阿南司令官派飞机前来救应第6师团，但双方混战成一团，飞机在天上团团打转，不知把炸弹往哪儿扔。
阿南接到飞机上传来的上述报告，万分震惊，立即命令第3、第40两师团火速前往救援。
此时，第40师团在白沙桥一带正被37军围攻，不能自拔。第3师团残部趁中国军队主力围攻第6师团之机，终于脱出重围，逃至汩罗江岸。但该师团已死伤惨重，毫无战斗力，不敢再南下救援第6师团和独立第9旅团了。
第6师团和独立第9旅团在青山市以北的重围中血战至1月12日，大部被歼。后在大批九七式轰炸机的轰炸掩护下，神田师团长和其残部才侥幸逃出重围。
1月15日。
残敌在飞机和炮兵掩护下，逃过新墙河，本次会战结束。整个会战，日军死伤共为：五万六千九百四十四人，被俘一百三十九名。
第27集团军总司杨森的部队在打扫所辖地区战场时，因日军尸体太多，无法处理，便令平江、长沙、湘阴三县出动民工若干，挖了三个大土坑，将日军尸体集中掩埋，一个坑即有数千具尸体。杨森派人在坑旁立上石碑，上刻“万人坑”三字，以作标记。
此次长沙会战的胜利，是自珍珠港事件以来，同盟国军的第一个伟大胜利。
英国《泰晤士报》评道：“十二月七日以来，同盟国军唯一决定性之胜利系华军之长沙大捷。”
伦敦《每日电讯报》刊文：“际此远东阴雾密布中，唯长沙上空之云彩确见光辉夺目。”
美国记者福尔门实地采访湘北战场后，撰文报道：“中国第三度的长沙大捷，证明了一个原则，那就是中国军队的配备若能与日军相等，他们即可很轻易地击败日军。”
日军中央统帅部认为，此次惨败，使部分将士的必胜信念发生了动摇，需要年余始能恢复。
阿南军司令官对自己独断进攻长沙；造成如此惨败的后果，曾向日军统帅部表示愧疚。
4
中国军队在长沙的出色战斗，提高了蒋介石在同盟国中的威望。当长沙会战还在紧张进行的时候，罗斯福即致电蒋介石，建议将中国和英属缅甸、法属印度支那划为中国战区，成立中国战区最高统帅部，请蒋介石担任中国战区盟军最高统帅。1日3日，蒋介石复电美国总统，表示愿意就任此职。当日，同盟国宣布了蒋介石就任中国战区最高统帅的决定，并委任美国陆军中将史迪威为联合国军计划参谋部参谋长，兼任美国驻华军事代表，协助蒋介石指挥中国战区的部队作战。
长沙大捷后的二十二天，美国政府宣布：给中国五亿美元的贷款，以援助中国抗战。
美国如此慷慨地出钱援助中国，主要原因在于四年多来的战争证明，中国人特别能战斗。这对于拖住日军，缓解西、南太平洋美军压力，完成“先欧后亚”的同盟国军事计划都有极为重要的意义。在美国政府宣布贷巨款予中国的当天，罗斯福致电蒋介石。他说：
中国军队对于残忍侵略者的抵抗。唤起了美国人民
和一切其它爱好自由的人民最崇高的赞扬。中国武装与
非武装人民在将近五年里实行坚决的抵抗，以反对在装
�