1941年9月27日傍晚，大约六时三十分，日寇第13师团早渊支队侵入长沙，这是抗日战争爆发四年多来，鬼子兵的铁蹄第一次踏进长沙城，远在岳阳的第11军司令官阿南惟几闻报，高兴的手舞足蹈。长沙失陷，则标志着薛岳的作战计划濒于破产，第二次长沙会战即将以失败告终。

当时的战局是，在战场的东路，李玉堂第10军、萧之楚第26军和陈沛第37军已被日军主力第3和第6师团击溃，基本丧失了战斗力。而薛岳又错误地使用了最后的预备队第74军，添油式的增兵使这支“抗日铁军”遭到了建军以来的首次惨败，余程万57师伤亡达到40%、廖龄奇58师则高达50%。

更要命的是，王耀武的军部也被鬼子第3师团的骑兵部队奔袭，在仓促的抵抗中，军部特务营被打散，军长的卫士排几乎全体牺牲，卫士排长被俘后拒不说出军长下落也被砍杀，王耀武仅以身免，这也是他抗战时期最危险的一次遭遇，也足见战局糟糕到什么程度。因为战区主力都被打垮，则西路日军的第4师团（大阪师团）和早渊支队便如入无人之境。

第九战区司令长官薛岳试图调用从六战区刚刚赶到的夏楚中第79军拦截西路日军，结果王甲本第98师在城外的阻击阵地很块就被突破，夏楚中再令暂编第6师尾随日军进城大打巷战，战至深夜亦被逐出，中日军队的单兵作战能力差距还是蛮大的。打红了眼的日寇第3师团，甚至要求绕过长沙直扑株州，彻底围歼第九战区的所有部队。

薛岳一下子郁闷了，他手中已无兵可用，照此下去，第二次长沙会战就得以惨败收场。不过“老虎仔”也算是久经战阵，随即调整部署以求挽回败局，他命令留在敌后的川军（第20军）和滇军（第58军）全力袭击日军交通线，破坏其粮弹运输。同时考虑到密码可能已被日军破译，又发布了一连串电令，其中的内容真真假假，甚至包括调动不存在的部队和根本失去战斗力的部队进行反击。

最重要的一项，是直接向老长官陈诚求援，请求第六战区出动主力部队反攻宜昌，以迫使日寇第11军主力回援，收“围魏救赵”之效。9月28日，陈诚调用五个军正式打响了宜昌反击战，守敌第13师团因已调出一个早渊支队南下，因此战力减弱了三分之一，防御阵地一块块接连丢失，残余日军全部缩回城区负隅顽抗。

在六战区的坚决攻击下第13师团叫苦不迭，拼命向阿南惟几求援。鉴于南进日军粮弹两缺，许多部队因缺乏子弹不敢继续接战，以及宜昌内山英太郎师团长就要剖腹的绝境，阿南惟几不得不于9月30日下达了全军返转的命令。刚刚侵入长沙和株洲的鬼子进城转了一圈掉头北撤，薛岳则马上派暂6师等部队“收复”长沙城。

不仅如此，薛岳还发布了全战区对北撤之敌展开追击的命令，其实这波操作已经勉为其难，因为大多数部队已经没有能力追歼敌人了。表现较好的是尚有战力的第79军、第99军和第20军等部队，给北撤的日军造成许多麻烦，但终究是挡不住鬼子主力的，至10月7日，日军全部退回新墙河北岸出发阵地，第二次长沙会战落幕。