日军在攻下第52军两处警戒阵地的同时，也攻占了第52军在新墙河北岸下燕安、马家院等前进阵地的重要据点，第52军部队则被迫撤退到新墙河南岸地区继续坚守，关麟征在接到第52军在新墙河北岸全部警戒阵地和前进阵地失陷的报告后，立即命令第37军除留下1个师守备营田之外，其余皆全部调至新墙河南岸一带，协同第52军余部全力守备新墙河南岸阵地，决死不得再退，而第37军原防线则交由前来增援的第70军接替守备。
9月23日清晨，日军第6师团和奈良支队先是集中80多门火炮向防守新墙河南岸的第52军第2师阵地猛烈炮击，炮击一小时后炮火延伸继续攻击，日军的第6师团则在师团长稻叶四郎中将的亲自指挥下，从七步塘附近开始强渡新墙河，但是遭到了国军守备部队的顽强阻击，激战至日落时分双方仍然在新墙河一线对峙着，日军在付出了千余人的伤亡代价仍然没能前进半步。
就在战况胶着的时候，日军突然又使出一手杀招，那就是由上村支队奇袭营田。
战后据冈村宁次回忆：“此次会战，我最注意的是驻在江北的第3师团抽出来的上村支队的行动。因为该部队既不熟悉江南的地形，又要进入洞庭湖地区在敌前登陆作战，而且要求他们采取大胆行动，楔入敌军的侧背，以突然袭击的方式迅速击溃中国军队。最初还仰仗着海军方面的协助作战，同时将当时被免去关东军参谋职务而转入我军司令部的迁政信中佐，派往该支队担任主要幕僚。9月23日拂晓，接到该支队在营田登陆成功的紧急报告时，我心里这才放下了心。其后该支队以机动舟艇圆阵突破敌阵等特殊战例，成功地威胁了中国军队主力的退路。”
冈村宁次使出了在营田登陆这一招，的确是薛岳和关麟征当时都没有想到的，营田的失守尤其对关麟征的震动最大，日军第6师团在新墙河正面，奈良支队则从右面同时向他压来，营田的日军上村支队又源源的登陆上岸，关麟征的几个军完全被包围在中间，陷入了三面被围一面临水的绝境，随时都有被日军围歼的危险。
关麟征于是在征得第9战区代理司令长官薛岳的同意后，立即开始组织各军交替掩护后撤，这个决心关麟征下的非常及时，如果再晚上一天，那么他们将无路可退了。
日军方面则对于关麟征的不配合非常的不满，大骂关麟征是战斗意志薄弱的懦夫，苦心经营半年至一年的防御阵地居然都不战而放弃了。
说完赣北、鄂南、湘北的作战情况，我们再来看看长沙主战场的决战，第9战区代理司令长官薛岳违抗了******的命令决定死守长沙同来犯日军死磕到底，随后薛岳在长沙召开了紧急会议商讨迎敌对策，最后会议做出了诱敌深入至长沙郊区，再实行反包围与敌决战，进而将其来犯之敌歼灭的作战方案，就是日后最为著名的天炉战法。
部队依靠湖南的地理优势，左依洞庭湖，右凭幕阜山，以其间的新墙河、汨罗江、捞刀河、浏河这四条河做为迟滞日军的依据，并彻底实施“化路为田，运粮上山”的做法，将日军机械化部队的机动力消除。
故总体的作战方针为“后退决战，争取外围”，国军以且战且退的做法在四河与幕阜山之间游移伺机攻击来犯日军，攻击完后立即后撤躲藏，将日军拖入四河之间的狭窄地域，最后再以长沙城中的主力部队与外围藏在山林中的部队合围深入四河之间的日军。
接着薛岳命令第9战区的直辖第4军及炮兵部队向岳麓山、长沙及其东北地区前进，占领有利攻击阵地，第9战区的前线指挥所则移驻渌口。
为了争取******的“对日寇迎头痛击”军令，薛岳那一段时间几乎每天都要直接与******通话，表达自己坚决抗敌死而后已的抗战决心，******开始还耐心地与薛岳通话，劝他“稍安勿躁，静待时机”，可是后来看到说服不了薛岳，就干脆不接他的电话了。
一心想抗击日寇的薛岳将军急得像热锅上的蚂蚁，最后没有办法，只好直接打电话去找******的夫人宋美龄了，薛岳将军直接对宋美龄说，“请代为转告委员长，敌人再敢向我长沙逼近一步，我就要立即开打了！”
此话经宋美龄转告******后，蒋又急得连续向薛岳将军打电话，但薛岳将军以其人之道还治其人之身，不管怎么就是不接老蒋的电话了，只让参谋人员回话说，“薛长官上前沿阵地了，不知道何时才能回来。”无奈之下，******只得让白崇禧（时任桂林行营主任，长江以南地区的作战都由其负责指挥）、陈诚（时任第9战区司令长官）前往长沙当面传达作战方案，并协助薛岳指挥长沙地区的作战。
白崇禧和陈诚两位将军在渌口以南一个小车站附近的小学校内临时搭设的指挥所里，见到了正在指挥作战的第9战区代理司令长官薛岳，并当面传达了******关于不守长沙的作战方案。
但是薛岳却强调湖南所处战略地位非常重要，关系到国家民族的生死存亡，作为军人该誓死保卫它，而且薛岳还表示要与长沙共存亡。
白崇禧无奈，只好搬出******，要其服从命令，但是薛岳却一副豁出去的样子激动的说道“长沙不守，军人的职责何在！”，陈诚觉得这样争论下去无济于事，于是和白崇禧商量后决定将薛岳的意见报告给******，以便委员长能重新做出裁决。
白崇禧和陈诚一看这边的事情已经没有办法再周旋了，当下也就不再多加停留，各自返回了自己的驻地，而长沙这边的战场则留给了积极抗日的薛岳来继续负责指挥，于是薛岳将军在未得到蒋委员长命令的情况，擅自开始按照事先制定的作战计划开始频繁的调动部队。
当新墙河南岸的中国军队开始按照薛岳的命令有计划的撤向汨罗江防线时，日军的第6师团和奈良支队也在其后紧追不放，大军跟踪也相继南下，然而被中国军队和当地民众早已破坏了的交通道路，却令日军的机械化部队优势丧失殆尽却又无计施展，只能在中国军队的屁股后面徒步跟进。
9月25日凌晨，日军迫近汨罗江北岸地区，负责守卫汨罗江北岸地区的第52军主力部队随即按照之前的作战计划安排，只做零星抵抗就全部向汨罗江南岸转移，继而迫近的日军很轻易的就占领了汨罗江北岸地区的大片防御阵地，并立即开始架设浮桥准备渡过汨罗江。
但是当日军的第一次试渡却被汨罗江南岸的中国守军给打退了，日军一看无法强行渡江，于是日军便改变了作战策略，他们派出一部分日军换上中国老百姓的服装，装扮成难民的样子在中国军队结合部的间隙中偷渡过江，然后流窜到新市准备同外围的日军大部队里应外合，配合汨罗江北岸的日军主力部队展开强渡。
同一天，日军的上村支队也由西向东进犯，并顺利攻占了归义，第70军奉命对进占新市和归义的日军进行反击，但只克复了归义，新市仍被日军牢牢的占领着。
9月26日，日军猛攻汨罗江南岸中国守军阵地，激战一整日也未能突破中国守军的主阵地，与此此时日军的第33师团仍然被第20军顽强的阻击在幕阜山、福石岭地区，日军企图在平江地区围歼第15集团军的计划彻底破产了。
就在冈村宁次为自己围歼第15集团军的计划破产而大失所望时，薛岳准备在长沙郊区与日军决战的作战方案终于得到了最高军事委员会和蒋委员长的批准。
9月27日，第9战区各部队按照在长沙地区与日军决战的计划开始调整部署，以第2师、第25师、第195师、第60师、第77师、第59师共计6个师，埋伏于福临铺、上杉市、桥头驿地区和长沙及其以东的各处要地，第70军则转移至浏阳河以南株洲、渌口市等地，沿湘赣铁路和渌水开始布防，第4军占领湘潭、下摄司、渌口市之线；第79军的一个师确保幕阜山根据地的守卫安全，2个师则协同第20军各部一同攻击占领桃树港的日军第33师团。
9月28日，日军奈良支队经瓮江开始向平江迂回，准备策应其第33师团作战。
日军的第6师团和上村支队由汨罗江畔开始分路向南攻击前进，上村支队在三姐桥、栗桥等地陷入了第54军第14师、第50师的伏击圈，第6师团一部1000余人在福临铺遭到第195师的伏击，均受到重创。
9月29日，由新市经金井南下的日军第6师团一部3000余人又在石门痕遭到第195师的伏击，数次遭到伏击的日军跌跌撞撞，本想继续南下，无奈心有余而力不足，只有一部日军于9月30日突破了中国军队在捞刀河的阻击阵地，占领了长沙以北30多公里的永安市，这是日军此次南侵所到达的最远的地方。
坐镇咸宁指挥作战的冈村宁次自此次会战打响以来，接到的几乎全是属下报捷的消息，赣北的第106师团和佐枝支队正在按计划向湘北地区挺进，鄂南的第33师团正向汨罗江上游顺利推进，湘北的第6师团、奈良支队、上村支队已突破新墙河、汨罗江两道国军防线，看来拿下长沙已是指日可待了。
