一、 作战目的：摧毁中国军队的抗战企图，给西部第九战区军队一大打击。
二、 作战方针：军决定９月１８日开始攻势，击败新墙河、汨水之间的中国军队；接着准备自长乐街附近进入汨水下游一线发动进攻，攻击该河左岸之中国第４军及第９９军。在新市—栗桥（新市南约２５公里）公路一线突破敌人阵地，以军的主力将敌包围在该公路以西湘江一带歼灭之；另以一部（第６、第４０师团）击败蒲塘（平江正西偏南约１０公里）方面山地内之敌。
攻击汨水左岸地区中国军队的开始时间预定在９月２３日，９日底前达到作战目的。
第１１军在集中后期，以一部兵力协同海军向洞庭湖西岸的常德佯攻。
为牵制中国第九战区军队，令警备在南浔沿线（南昌方面）的兵团适时发动攻击。〔２〕
第１１军用于长沙方面进攻作战的地面部队总兵力为步兵４５个大队，炮兵２６个大队，另有若干海军及航空兵协同部队。其指挥系统如附表６…１１…１。
二、 第九战区的战役企图及兵力部署
第九战区自１９３９年秋第一次长沙会战后，继续在横跨湘、鄂、赣三省的长江以南地区与日军第１１军形成宽正面对峙。１９４０年７月重设第六战区后，第九战区向西、向北与第六、第五战区的分界是石门桥（常德南约１５公里）、连山湖南岸、大通湖北岸、洞庭湖北岸沿长江至武汉下游迄九江之线；向东与第三战区的分界为抚河、鄱阳湖口之线。这几个战区共同构成对武汉日军第１１军的包围态势，正处于日军所谓“作战地区”的当面，故作战行动较为频繁。
第九战区根据本战区地形和日军部署，并总结第一次长沙会战、上高会战等作战经验，判断日军的进攻方向：在赣北方面，一是由德安、安义指向武宁、修水、铜鼓，一是由南昌指向高安、上高、万载，或由南昌指向新淦、吉安；在鄂南方面，可能由崇阳、通山、通城向南指向平江、浏阳；在湘北方面，则由沿粤汉铁路两侧地区向南直趋长沙。以上各方向中，湘北当为主要方向，其他则为策应方向或牵制方向。据此，第九战区乃将主力部署于湘北方面，并利用横亘于此方向纵深内的新墙河、汨罗江（汨水）、捞刀河、浏阳河等构筑多层阵地，加强防御的韧性，将机动部队控制于东侧幕阜山、连云山山地，以便侧击进攻日军。１９４１年３月１７日，第九战区制定了反击作战计划。其方针是：
在赣北、鄂南方面，对非主攻方面之敌，力求将其夹击于崇仁、新淦以北，宜春、万载、铜鼓、修水以东及修水、长寿街、梅仙以北地区，予以各个击破；在湘北方面，“敌如以主力由杨林街、长乐街、福临铺道及粤汉铁路两侧地区向长沙进犯时，则诱敌于汨罗江以南、捞刀河两岸地区，反击而歼灭之”。〔３〕其指导要领主要是应用诱敌深入、反击歼敌的战法。
本次会战前，第九战区所辖正规部队为３个集团军１１个军３０个师，另有若干游击纵队。其部署为：
第９９军（战区直辖）：担任汉寿、沅江、青山一带洞庭湖湖防及湘阴、营田、归义间湘江、汨罗江守备。
第２７集团军总司令部位于平江。其所属：
第４军：担任磊石山、鹿角、至公田间新墙河南岸守备，并以一部占领新墙河以北筻口、大云山前进阵地；
第５８军：担任黄岸市、九岭、北港、赛公桥一线守备；
第２０军：担任通城、铁柱港、斗米山、杨芳林各线守备。
第３０集团军总司令部位于修水。其所属：
第７８军：担任观音阁、潭埠之线守备；
第７２军：以一部守备东坑岭、留咀桥之线，主力集结于三都南北地区。
第１９集团军总司令部位于上高。其所属：
新编第３军：担任靖安、奉新一线守备；
第７４军：集结于新余、分宜地区整训；
预备第５师：担任市汊街、温圳一线守备；
江西保安纵队：担任锦江南岸守备。
第３７军（战区直辖）：集结于长乐街、瓮江、福临铺间地区整训。
第２６军（军事委员会直辖）：集结于金井、浏阳、永安市一线整训；
第１０军（军事委员会直辖）：集结于衡山、渌口（株洲）地区整训。
湘鄂赣边区挺进军（辖７个纵队）：主力部署于咸宁、瑞昌间地区担任游击。
第九战区司令长官部位于长沙。
９月上旬，日军第６师团为掩护主力集结，解除渡河地带的侧后威胁，向第４军新墙河北岸前进据点进行扫荡作战，９月１８日发起全面进攻。战役打响后，军事委员会除将第２６军、第１０军拨归第九战区指挥外，又从第六战区调第７９军、从第七战区调暂编第２军向第九战区增援。第九战区参战部队指挥系统如附表６…１１…２。
三、 会 战 经 过
（一） 大云山地区的战斗
大云山地区的战斗是本次会战的前奏，还不是会战的正式开始，但持续了１０天，发展到相当大的规模。
大云山位于新墙河以北数公里处，海拔９６０米，是第九战区的重要前进阵地之一，山顶由第４军１个加强营守备，其西侧为第４军第１０２师第３０６团，东侧为第５８军新编第１１师的１个步兵营。会战前守军不断派出小部队向日军后方袭击，破坏其交通设施。
日军第１１军为准备实施“加号作战”，掩护其主力向新墙河以北集中并隐蔽展开、占领较大的渡河地带，命令原在岳阳地区担任守备的第６师团对大云山进行扫荡，解除这一侧后威胁。９月７日晨，第６师团第２３、第４５联队在航空兵支援下从忠坊向大云山北侧雁岭、詹家桥展开进攻，遭守军阻击后向东南侧迂回；其第１３联队向大云山西侧进攻，与守军第１０２师发生激战。这时，第２７集团军发现鄂南咸宁地区日军第４０师团向湘北调动，判断是与第６师团换防，日军向大云山的进攻，是换防前的例行攻势。于是于７日１８时命令第４军确保大云山，命令第５８军派出部队协同第４军作战，并命令第２０军准备从通城向西侧击日军，乘日军换防时给以打击。
９月８日至９日，日军第６师团主力继续向大云山东侧猛攻，守军虽奋力抵抗，但因日军兵力、火力均处于优势，堵击无效，乃弃守大云山。１０日，第６师团主力认为已完成扫荡任务，撤离大云山，向桃林方向集结，其第１３联队则在甘田、团山坡附近被中国第１０２师和第５９师一部所阻，陷于苦战。同日，中国第５８师收复大云山阵地，向大云山增援的第３７军第６０师亦已到达战场，第２７集团军遂命新编第１０师、第５９师、第６０师包围并歼灭当面日军，定于次日拂晓开始攻击。１１日，正当这３个师与第１３联队激战时，由咸宁西进的日军第４０师团重松支队（以１个步兵联队为基干组成）赶到甘田，接应第１３联队向草鞋岭撤走。１２日至１４日，中国军队继续向重松支队展开进攻，双方在甘田、团山坡的狭小区域内互相争夺，伤亡均重。此时第九战区仍未判明日军进攻长沙的企图，依然认为日军向杨林街以北的甘田进攻是掩护其撤退的动作。如薛岳１４日致蒋介石电称：日军“扫荡我大云山后，南渡新墙河窜扰。经判断敌又师上高时第３３师团以进为退之故伎”。〔４〕
１５日，日军又以刚从赣北开来的荒木支队增援，战斗极为激烈。这时，第九战区发现日军已有４个师团以上的兵力集结于湘北，方发现日军有即向长沙发动大规模进攻的迹象，遂令第２７集团军主力向新墙河以南转移，大云山战斗至此结束。
关于大云山战斗，日军战史中有如下记述：在会战发起前，第１１军“曾令第６师团扫荡了横亘于开阔地东侧的大云山（标高１０００米），因兵少山大，不仅没有收到多大战果，反而于９月１０日引出了重庆正规军４个师的大攻势。按照作战部署，那一带被指定为第４０师团负责扫清的开阔地。该师团自１１日逐次进入，突然与上述之重庆军不期遭遇，各部被迫陷入苦战。１５日夜，军才得悉这一情况，立即把荒木支队投入战斗，吃到了没有预料到的苦头。”〔５〕
（二） 汨罗江两侧地区的战斗
９月１７日，由各地调往湘北的日军已全部集结完毕，进入进攻出发地位。由于接受了第一次长沙会战时兵力分散的教训，阿南惟畿将进攻部队并列部署于狭窄的正面，以期进行纵深突破。４４个大队及３２２门火炮和迫击炮展开于新墙河以北仅２０公里宽的正面上。仅派独立混成第１４旅团第６３大队（平野支队）乘船溯湘江南下，进攻青山、营田，掩护其右侧翼，并策应正面主力作战。各部队进攻出发的具体位置是：第１４旅团６３大队位于岳阳附近，第４师团位于三港嘴北侧，第２６旅团（早渊支队）位于青风驿附近，第３师团位于筻口附近，第６师团、独立混成第１４旅团的步兵第６２大队（江藤支队）位于草鞋岭附近，第４０师团位于马家桥附近，第３３步兵团（荒木支队）位于甘田附近。
第九战区在新墙河南岸的守军为第４军的第５９、第１０２、第９０师和第６０师（由第３７军配属），大都是经过大云山战斗、于１８日拂晓前才从新墙河北岸撤回而仓促进入阵地的。第５８军、第２０军奉第２７集团军的命令加入新墙河南岸布防，尚未到达指定位置。
９月１８日拂晓，日军发起全线攻击，在炮兵、航空兵火力支援和战车协同下强渡新墙河。第４军各师凭借既设阵地抗击日军。第１０２师正面抗击日军第４、第３、第６师团的集中攻击，战斗尤为激烈。数小时后，日军渡河成功，突破守军第一线阵地。第４军乃转入长湖东、西第二线阵地，继续抵抗。日军第３、第４师团及早渊支队沿粤汉铁路两侧地区迅速向南突进，第３师团一部迂回至第４军侧后。日军平野支队也搭乘海军舰艇沿洞庭湖东侧前进至湘江口的青山附近登陆，与主力协同，向该方面守军第９９军展开进攻。至１６时，第４军第二线阵地又被日军突破。该军军长欧震鉴于日军兵力占优势，攻击猛烈，且有空中支援，正面阻击已不能奏效，遂令各师逐次掩护，向关王桥以东山地转移，占领有利阵地，以便于尔后机动或侧击日军。
同日２２时３０分，第九战区为加强湘北方面主战场力量，令第７２军从修水、三都地区西进至通城附近，并指挥暂编第５４师，准备担任该方面的反击作战；令第２０军（缺暂编第５４师）进至王安屋、朱公桥方面，协同第５８、第４军向西侧击渡河南进的日军。
１９日，第２０军由桃树港向朱公桥疾进，黄昏到达指定位置。第５８军在高家桥附近与当面日军激战。第４军第５９、第６０、第９０师阵地均遭到日军第４０师团攻击，激战竟日，双方仍在对峙中。日军第４、第３、第６师团快速向南突进，傍晚分别到达汨罗江北岸的石头铺、长乐街附近；第６师团还以一部从磨刀石渡河，与南岸守军第３７军在颜家铺、浯口一带交战。
这时，第九战区在汨罗江南岸担任守备的部队只有第３７军（辖第９５、第１４０师）和第９９军（辖第９２、第９９、第１９７师）。９月１８日，薛岳根据预定的在汨罗江两岸与日军决战、反击而歼灭日军的计划，命令第３７军（欠第６０师）守备浯口至骆公桥之线；第９９军的第９９师守备络公桥以西、营田至湘阴之线；第９２师推进于三姐桥以北，占领阵地，统归第３７军军长指挥，坚决阻击日军；第２６军主力即由浏阳开赴金井附近；第７２军改调平江，准备作战。随后，第九战区又命令第２７集团军各军向汨罗江以北日军侧背的长乐街、磨刀石、归义、新市等地攻击，迟滞其南进；命令第２６军由金井向瓮江推进；令在衡山、渌口的第１０军即向高桥、金井一带开进。
９月２０日，军事委员会电令第九战区固守湘江两岸及汨罗江南各既设阵地，加强抵抗，保持主力于外翼，力求攻击敌之侧背；令第三、第五战区乘虚向当面敌人攻击，以策应第九战区作战。同时令第六战区向荆州、宜昌地区日军积极袭击，相机收复宜昌。２３日开始实施。军事委员会除明确将第１０、第２６军拨归第九战区指挥外，还命令从第六战区抽调第７９军、从第七战区抽调暂编第２军增援第九战区。
但第九战区９月１８日发给各集团军、各军的电报被日军特种情报部门窃收并破译后送交第１１军。该军原定沿长（沙）岳（阳）公路突进至汨罗江南岸后将主力第３、第４师团使用于战场西部（即湘江方面），当获悉第九战区以４个师守备汨罗江既设阵地，而将主力置于战场东部的瓮江等地侧击日军的情报后，立即改变原定部署，令第３、第４师团逐次转向浯口、瓮江东侧地区，令第４０师团、第６师团从东面山地迂回，对中国第３７、第２６、第１０军形成合围态势，予以歼灭。
９月２０日，日军第４、第３、第６师团及早渊支队从骆公桥、新市、磨刀石、浯口等渡河点强渡汨罗江，突破第３７军前进阵地。守军向主阵地撤退。日军第４０师团配属荒木支队，击退第４军侧击后，留江藤支队掩护补给线，主力转向新官桥、瓮江以东地区，预定经平江迂回南进。９月２２日，日军在航空兵支援下向第３７军主阵地攻击。双方激战３天。至２４日，日军第３、第４师团突破守军主阵地，将第９５师、第１４０师包围。第３７军奉命向麻林市突围转移，伤亡�