两军阵势已成。双方统帅部和第一线的带兵军官都在斗智斗勇。古今的战争，斗智和斗勇是在战场上打败对方的一个十分重要的因素。横山勇和薛岳都具备这个条件。现在，关键的是谁占据战场上的主动权。横山勇是立体作战，当然不会放弃这个条件。薛岳要想在劣势中取胜，虽然也有条件，但不及横山勇的充分。但战场在湘鄂地区，即使日军暂时占主动，也不会牢固。日军最终会丧失这个条件。然而，事情并不象薛岳那样的想象发展。
日军第一军总司令长官横山勇见国军列阵以待，十分高兴，他多年的愿望是寻国军主力决战，现机会终于来了，他岂能放弃。于是，他发兵三路向长沙扑来。第一路，他命令渡边为指挥官。指挥两个师团离开蒲圻、崇阳向长沙东面推进。这路大军一路扫荡性前进，所过之处一片焦土。这一路是横山勇的左翼纵队。第二路，是中央纵队，由坂田司令官指挥，离开岳阳，向长沙正面推进。这一路是日军最精锐之师。在飞机的配合下，浩浩荡荡，所向披糜。第三路，是日军的第四十师团，离开石首、华容，向长沙西面杀来。
由于薛岳把主力放在粤汉路，因而与日军的正面交锋的机会已失去。现敌情已明，想重新调动大军已难。薛岳见此，急电第二十七集团军总司令杨森率部昼夜兼程，来救汩水，可惜为时已晚。那杨森即使接令就行，在当时的情况下，至少三天才能赶上。试想，瞬息万变的战场上，三天后又将是一个什么局面？这只只有天知道啦。
日军中央纵队来到汩水，杨汉辰已列阵相待。中日两军一开始便进入了死战状态。日军在飞机、坦克的配合下，向汩水国军阵地发动了猛烈的进攻。杨汉辰仅支持三个小时就动用了预备队。打退了日军的三次进攻后，杨部损失十分惨重。薛岳接到杨汉辰的求援报告，手里无就近之兵可调，只好下令死守，待增援部队的到来。但死守，又谈何容易，杨汉辰在数倍于己的强敌面前，苦苦地撑持了两天，主阵地被突破。杨汉辰率警卫部队冲上去，杀退敌寇后，利用晚上夜幕的掩护，主动撤离阵地。
那日寇占领汩水河两岸后，得势不饶人，又一路进攻，于六月六日到达长沙涝力河北岸。
日右翼部队第四十师团兵分两路，直取益阳。益阳城守军是王陵基的第一一四军。日军见益阳城高墙厚，便召来十数架飞机轮番轰炸。飞机刚飞走，日第四十四师团的数十辆坦克开路，向益阳城发动了猛攻。战到黄昏，守城部队撤出益阳。长沙北面已暴露在日军的枪口之下。
第4军张德能在长沙，得知益阳失守，连忙电告薛岳，请求派飞机支援。横山勇能不料道有这一着？中国空军九架刚升上天空，便与武汉飞来的日机相遇。两支空军立即投入战斗。半小时后，日机被击落三架，我空军损失两架，各自飞回。
薛岳见此，立即电令王耀武兵团增援。但王耀武此时既要夺回益阳，又要解长沙之危，哪里能够。薛岳眼睁睁地看着日军向长沙进军，却派不出部队增援。哪知第四十四师团夺取益阳后，竟按兵不动，张德能胡乱地猜测，又哪知究里。两天后，他便接到宁乡被日寇渡边指挥的两个师团攻破的消息。
真是祸不单行，宁乡被日军占领两天，日第三十四师团便攻下岳麓山。长沙危在旦夕。
现在摆在张德能面前的只有两条路，要么与日军血战，城亡己亡；要么突围，弃城而去，保存实力以利再战。反复斟酌后，他电告薛岳，率部撤出长沙。
华中重镇，粤汉路的枢纽——长沙陷落。重庆震动，全国震动。
骄横的日酋横山勇指挥三路大军，从东、西、北三面将长沙包围，见中国守军已撤出，便入城犒赏部队。三天后，又继续南下。六月二十三日，日第十三师团攻占耒阳，粤汉线和湘桂线的最重要的支撑点——衡阳南面被隔开。与此同时，第六十八师团从长沙出发由粤汉路南下，进攻衡阳。二十七日，衡阳飞机场被占领，守将第10军军长方先觉见此，好不着急，连忙收缩兵力，将部队驻扎在衡阳近郊。这时，日第一一六师团已到达衡阳的西北面。同长沙一样，衡阳这个战略城市危在旦夕。
衡阳被困的消息传到重庆，有两个人感到十分焦虑。一个是军事委员会的蒋委员长，另一个是美第十四航空队总指挥陈纳德中将。
国民军自全面开战以来，委员长开过五次高级军事会议，其中有四次都是在衡阳南岳衡山召开的。因而对衡阳有着特珠的感情。更为重要的，衡阳是连接粤汉铁路和湘桂铁路的交接点。失去衡阳，两广、湘鄂就被日军连成一片。也就是日军南北会合的计划便会实现。因此，委员长电令薛岳，务必将侵犯的日军消灭在衡阳地区。
那陈纳德呢？此时也感到担忧，因他此时指挥美国战机已超过六百架，运输机也在五百架以上。他既担负着美援沿沿不断地运到中国，又要执行运输的空中掩护、作战任务。而衡阳又是第十四航空大队的主要基地之一。当然，他也极力赞成守住衡阳。
薛岳命令方先觉守住衡阳的同时，也调兵遣将，准备在北线的浏阳、醴陵、益阳、宁乡一线大量集结部队，寻日军主力一部决战。但薛岳却没有用重兵守住衡阳。现衡阳守军仅李玉堂部将方先觉的第10军守卫。该部三个师全部投入战斗也仅不到两万人，而攻衡阳的日军是三个师团。不管方先觉如何备战，也难逃兵败城破的命运。因日寇装备十分精良，又志在必得。
全国震动、世界注目的衡阳保卫战，就是在这样的大背景下揭开序幕的。