兩軍陣勢已成。雙方統帥部和第一線的帶兵軍官都在鬥智斗勇。古今的戰爭，鬥智和斗勇是在戰場上打敗對方的一個十分重要的因素。橫山勇和薛岳都具備這個條件。現在，關鍵的是誰佔據戰場上的主動權。橫山勇是立體作戰，當然不會放棄這個條件。薛岳要想在劣勢中取勝，雖然也有條件，但不及橫山勇的充分。但戰場在湘鄂地區，即使日軍暫時佔主動，也不會牢固。日軍最終會喪失這個條件。然而，事情並不象薛岳那樣的想像發展。
日軍第一軍總司令長官橫山勇見國軍列陣以待，十分高興，他多年的願望是尋國軍主力決戰，現機會終於來了，他豈能放棄。於是，他發兵三路向長沙撲來。第一路，他命令渡邊為指揮官。指揮兩個師團離開蒲圻、崇陽向長沙東面推進。這路大軍一路掃蕩性前進，所過之處一片焦土。這一路是橫山勇的左翼縱隊。第二路，是中央縱隊，由坂田司令官指揮，離開岳陽，向長沙正面推進。這一路是日軍最精銳之師。在飛機的配合下，浩浩蕩蕩，所向披糜。第三路，是日軍的第四十師團，離開石首、華容，向長沙西面殺來。
由於薛岳把主力放在粵漢路，因而與日軍的正面交鋒的機會已失去。現敵情已明，想重新調動大軍已難。薛岳見此，急電第二十七集團軍總司令楊森率部晝夜兼程，來救汩水，可惜為時已晚。那楊森即使接令就行，在當時的情況下，至少三天才能趕上。試想，瞬息萬變的戰場上，三天後又將是一個什麼局面？這隻只有天知道啦。
日軍中央縱隊來到汩水，楊漢辰已列陣相待。中日兩軍一開始便進入了死戰狀態。日軍在飛機、坦克的配合下，向汩水國軍陣地發動了猛烈的進攻。楊漢辰僅支持三個小時就動用了預備隊。打退了日軍的三次進攻後，楊部損失十分慘重。薛岳接到楊漢辰的求援報告，手裡無就近之兵可調，只好下令死守，待增援部隊的到來。但死守，又談何容易，楊漢辰在數倍於己的強敵面前，苦苦地撐持了兩天，主陣地被突破。楊漢辰率警衛部隊衝上去，殺退敵寇後，利用晚上夜幕的掩護，主動撤離陣地。
那日寇佔領汩水河兩岸後，得勢不饒人，又一路進攻，於六月六日到達長沙澇力河北岸。
日右翼部隊第四十師團兵分兩路，直取益陽。益陽城守軍是王陵基的第一一四軍。日軍見益陽城高牆厚，便召來十數架飛機輪番轟炸。飛機剛飛走，日第四十四師團的數十輛坦克開路，向益陽城發動了猛攻。戰到黃昏，守城部隊撤出益陽。長沙北面已暴露在日軍的槍口之下。
第4軍張德能在長沙，得知益陽失守，連忙電告薛岳，請求派飛機支援。橫山勇能不料道有這一著？中國空軍九架剛升上天空，便與武漢飛來的日機相遇。兩支空軍立即投入戰鬥。半小時後，日機被擊落三架，我空軍損失兩架，各自飛回。
薛岳見此，立即電令王耀武兵團增援。但王耀武此時既要奪回益陽，又要解長沙之危，哪裡能夠。薛岳眼睜睜地看著日軍向長沙進軍，卻派不出部隊增援。哪知第四十四師團奪取益陽後，竟按兵不動，張德能胡亂地猜測，又哪知究里。兩天後，他便接到寧鄉被日寇渡邊指揮的兩個師團攻破的消息。
真是禍不單行，寧鄉被日軍佔領兩天，日第三十四師團便攻下嶽麓山。長沙危在旦夕。
現在擺在張德能面前的只有兩條路，要麼與日軍血戰，城亡己亡；要麼突圍，棄城而去，保存實力以利再戰。反覆斟酌後，他電告薛岳，率部撤出長沙。
華中重鎮，粵漢路的樞紐——長沙陷落。重慶震動，全國震動。
驕橫的日酋橫山勇指揮三路大軍，從東、西、北三面將長沙包圍，見中國守軍已撤出，便入城犒賞部隊。三天後，又繼續南下。六月二十三日，日第十三師團攻佔耒陽，粵漢線和湘桂線的最重要的支撐點——衡陽南面被隔開。與此同時，第六十八師團從長沙出發由粵漢路南下，進攻衡陽。二十七日，衡陽飛機場被佔領，守將第10軍軍長方先覺見此，好不著急，連忙收縮兵力，將部隊駐紮在衡陽近郊。這時，日第一一六師團已到達衡陽的西北面。同長沙一樣，衡陽這個戰略城市危在旦夕。
衡陽被困的消息傳到重慶，有兩個人感到十分焦慮。一個是軍事委員會的蔣委員長，另一個是美第十四航空隊總指揮陳納德中將。
國民軍自全面開戰以來，委員長開過五次高級軍事會議，其中有四次都是在衡陽南嶽衡山召開的。因而對衡陽有著特珠的感情。更為重要的，衡陽是連接粵漢鐵路和湘桂鐵路的交接點。失去衡陽，兩廣、湘鄂就被日軍連成一片。也就是日軍南北會合的計畫便會實現。因此，委員長電令薛岳，務必將侵犯的日軍消滅在衡陽地區。
那陳納德呢？此時也感到擔憂，因他此時指揮美國戰機已超過六百架，運輸機也在五百架以上。他既擔負著美援沿沿不斷地運到中國，又要執行運輸的空中掩護、作戰任務。而衡陽又是第十四航空大隊的主要基地之一。當然，他也極力贊成守住衡陽。
薛岳命令方先覺守住衡陽的同時，也調兵遣將，準備在北線的瀏陽、醴陵、益陽、寧鄉一線大量集結部隊，尋日軍主力一部決戰。但薛岳卻沒有用重兵守住衡陽。現衡陽守軍僅李玉堂部將方先覺的第10軍守衛。該部三個師全部投入戰鬥也僅不到兩萬人，而攻衡陽的日軍是三個師團。不管方先覺如何備戰，也難逃兵敗城破的命運。因日寇裝備十分精良，又志在必得。
全國震動、世界注目的衡陽保衛戰，就是在這樣的大背景下揭開序幕的。