第九战区司令长官部并不清楚他们的作战命令再次被人本人破译了，因此按照原计划将司令部于11月18日从长沙撤往湘潭。
与此同时,王耀武的第74军也遇到了麻烦，其先头部队第57师到达捞刀河北岸的春华山附近时才发现春华山已被日军占领,无奈之下第57师只好占领南岸天鹅山,与日军对峙，并且及时上报军部，以便军部迅速做出调整。
阿南唯几的主要目的就是要击溃甚至是一举歼灭第74军，以报上高会战时第11军遭受的耻辱。因此还不等第74军军部做出反应，日军就向天鹅山展开进攻,双方激战彻夜,至19日晨,日军才被击退。第57师乘机反击,夺回春华山,掩护第74军主力集结,随后将春华山移交第58师,北向麻林迎击日军。
19日上午,日军第3师团主力在空军支援下向第57师正面连续猛攻,遭到第57师顽强抗击;其空军部队也遭到国民政府空军以及陈锋所部南下增援的空军部队的拦截，双方于是在春华山上空展开了一场大空战。
这场空战一直进行了1个半小时，中日两国的航空部队军损失惨重，这一仗国民政府空军第4大队、敌飞行大队被击落78架战机，另外还有54架战机受伤，几近全军覆没，而日军第三飞行集团也损失惨重，被击落66架战机，另有28架受伤。最终双方因油料耗尽不得已返航。不过总的来说，这场空战中国空军还是占了上风，毕竟日军被击落的都是最新式的零式飞机，而国民政府被击落的不过是苏联制造的伊15、16战机。
眼见空军进攻失利，日军又投入第3师团一部攻击第57师左翼。第57师乃是王耀武第74军骨干部队伤，是中日战争爆发几年来用十几万人的性命堆出来的精锐，尽管遭到日军左右夹击，而且是以一个师硬抗日军最精锐的第三师团，但是第57师官兵浑然不惧，激战坂田伤亡近3000人,仍坚守不退。
与此同时,第58师在春华山、夏家塘、伍家渡一线,第51师在伍家渡、杨家滩之线,以及协同第74军作战的第37军第95师在王家冲、杨公桥一线也与日军各部队发生激战。守军各部队坚守捞刀河两岸阵地,阻击、侧击日军,或主动向日军进攻,给了日军以相当杀伤,但自己也受到严重损失,第74军全面陷于苦战。
由于日军早有准备。所以凭借局部的优势兵力。给第74军以重大打击。至22日夜,第74军伤亡过半了，另外还有两名少将旅长战死，还有一名副师长身负重伤。不得已之下，第九战区只好命令第74军撤出战斗,东向洞阳市、横江至浏阳河南岸转移,准备侧击日军。第74军一撤。日军便开始强渡捞刀河。随后直趋长沙,其主力第3、第6师团则由长沙以东向株洲方面突进。
第九战区以及军事委员会很自信。认为日军第11军凭借区区不到5万人的部队是不可能攻破第九战区的防御的，所以他们并未作在长沙近郊和市区防御作战的准备,因此日军突过捞刀河后,长沙无兵可守,市民纷纷逃难,道路为之拥塞,秩序极为混乱。
而从第六、第七战区前来增援的第79军、暂编第2军只有先头第98师、暂编第8师第1旅到达长沙,该两军主力都还在开进途中。
11月23日，第79军第98师在长沙以北三窑堂、白茅铺一线与日军早渊支队遭遇,展开激战。日军以航空兵火力支援,连续突击;战斗至晚,突破第98师第一线阵地,逼近长沙。24日,日军早渊支队再攻破第98师第293团阵地,突进长沙。刚刚到达岳麓山的第79军暂编第6师奉命进入长沙,与日军展开巷战。
至11月27日,日军第6师团也到达长沙,其第3师团一部曾突入株洲,与暂编第2军先头部队发生战斗,暂编第2军随即撤出。日军第6师团一部集结于镇头市附近,第40师团集结于狮形山附近,荒木支队、江藤支队担任掩护后方交通线任务。至此,日军第11军认为已完全达到了预期作战目的,停止了攻势。
原本日军认为已完全达到了预期作战目的。正准备作下一阶段的作战部署时，国民政府突然向第九战区增兵8个精锐师，同时第八战区两个战斗机大队突然由太原转场郑州，然后直接向日军第11军司令部所在地岳阳展开空袭，此战造成日军第11军司令官阿南唯几重伤。
由于事发突然，日军前线的部队根本一无所知，当10余万装备精良的中央军突然出现在长沙外围的时候，日军傻眼了。很快日军就感受到了正面战场的巨大压力，不得已只好放弃彻底占领长沙的打算，全军后撤。
好不容易等到援兵到来，薛岳那容易就让日军从自己手边溜走,当即命令暂编第2军、第79军各向当面日军跟踪追击;命令位于捞刀河、汨罗江南北地区的第74军、第27集团军所属的第4、第20、第58军并指挥第72、第26军以
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