6月9日，軍委會電令王耀武，要他集中主力殲滅南犯之敵，同時爭取以最少量的兵力防守寧鄉等要地。寧鄉是湘中、湘北通往長沙的要點，王耀武即派張靈甫五十八師前往寧鄉，以拱衛長沙嶽麓山的安全。
張靈甫率部以強行軍的方式趕到寧鄉，他將師主力控制於溈水河南岸，以一七三團團長何瀾率部擔任寧鄉縣城的防務。何瀾所指揮的兵力除本團外，還有一七四團第一營以及師屬的一個迫擊炮連。
6月13日，日軍第四十師團的兩個聯隊向寧鄉發起進攻。第九戰區的防衛陣地被橫山勇劃分為三層，從外向內，分別是「厚皮地帶」、「果肉地帶」和「核心地帶」。寧鄉據於「果肉地帶」名單中的第一位。
「果肉地帶」是守軍的主陣地地帶。由於中國軍隊的防守兵力較多，陣地構築、指揮體系、後勤供應等方面也都較完備，因此日軍第十一軍規定要以大兵團進行戰略急襲和分割圍殲。
保衛寧鄉成為保衛長沙的前哨戰。何瀾首先指揮部隊與日軍在寧鄉外圍激戰了一天。傍晚時分，日軍出動三架飛機進行低空轟炸，結果因飛得過低，還被守軍用槍打下了一架。
6月14日，寧鄉被團團包圍，一七三團連續擊退了敵人三次猛攻，自身也傷亡過半。
日軍兩個主力聯隊用了足足兩天，居然還不能攻破一座小小的縣城，這讓日軍第四十師團吃驚不小。6月15日，他們改變部署，增派兩千餘人南渡溈水河，對五十八師的後方展開突襲。
五十八師的特點是攻守兼備，到了張靈甫執掌時期，尤其擅長於攻勢防禦。在正面頂住日軍強攻的同時，張靈甫抽出一個營襲擊日軍側翼，終將日軍逼回了溈水岸邊。
當天日軍繼續從四面向寧鄉發起攻擊。雙方大打白刃戰，陣地上響徹喊殺聲和受傷者的呼叫聲。守軍再次遭遇較大傷亡，營長王炎城陣亡。
戰至6月16日上午，日軍突破南門城垣。經過逐屋爭奪的激烈巷戰，縣城大部分已淪入敵手，守軍被迫退守一七三團團部所在地福音堂，所部也僅剩兩百多人。中午時分，何瀾率數十名士兵從福音堂西南角開始突圍，但由於三面被日軍火力封鎖，一面被溈水所阻，突圍遭遇失敗，何瀾本人也身負重傷。
一七三團團附蔡亞鍔因雙腿中彈，正在福音堂地下室進行包紮，見此情形，他大聲疾呼：「各位弟兄，我們突圍逃生，等於白白去送死，不如堅守待援，才有希望存一條活路！」
本已亂成一團的官兵見團附站了出來，都表示願意聽從他的指揮。蔡亞鍔清點了一下人數，除八十名傷員外，尚有可作戰兵員一百四十人，他將這些戰鬥人員編成一個連，指定了連長，並再次進行動員：「把『死』字頂在頭上，成功把握在手裡。與其生而辱，不如死而榮。」
蔡亞鍔又把福音堂內所存有糧食、彈藥、醫藥、飲水的所存量，也都一一公佈於眾，為的就是要告訴大家，只要死守，這裡的東西絕對夠撐到援兵到來。
寧鄉堅守期間，張靈甫指揮五十八師主力，與集團軍內的其他友軍一起圍攻日軍第四十師團主力。第四十師團招架不過來，只能把攻擊寧鄉的兵力抽調一部分出來，而寧鄉守軍在已無退路的情況下，防守起來也更為頑強，因此之故，日軍始終未能突進僅一百多人據守的福音堂。
蔡亞鍔所部堅持至6月19日，第一百軍的主力第十九師攻至寧鄉城外，日軍被迫從寧鄉撤退。
就在五十八師與十九師會師寧鄉的前一天，長沙失守。固守寧鄉失去了意義，同時集團軍還面臨著日軍驟然回攻的巨大壓力。6月19日晚上，王耀武下令放棄寧鄉，集團軍向湘鄉方向轉移。
在寧鄉保衛戰中，五十八師以四營兵力守城，與優勢敵軍激戰六個晝夜，軍官傷亡五十餘人，士兵死傷兩千餘人，是長衡會戰前期較為突出的一個戰例。論功行賞，臨危不懼、沉著指揮的蔡亞鍔被授予雲麾勳章一枚，並得到了張靈甫的保薦提升。