中原重鎮(zhèn)洛陽陷落的第三天，即5月27日，日軍分左、中、右三路對湖南省省會長沙展開圍攻，先后調集36.2萬人，與整個湖南戰(zhàn)場的第九戰(zhàn)區(qū)薛岳部30萬國民黨軍展開激戰(zhàn)。

6月16日，國民黨守軍傷亡慘重，力不能支，岳麓山失陷。18日，負責守衛(wèi)長沙的第四軍被日軍包圍，又遭敵機30余架轟炸掃射，終至“軍心動搖，遂難掌握”，長沙城陷。第四軍軍長張德能收集該軍殘余1300余人突圍而出，雖經薛岳解釋戰(zhàn)役經過，并有副參謀總長白崇禧請求從輕發(fā)落，張德能仍被滿腹怒氣的蔣介石下令槍決。

攻陷長沙后，日軍以其第二線兵團加入第一線作戰(zhàn)，迅速南下，企圖一舉拿下衡陽，達到與桂境兵力會師的戰(zhàn)略目的。面對危局，國民黨軍事委員會總指揮部急速調兵遣將，分三路進行阻擊，抗戰(zhàn)史上最為慘烈的以衡陽為中心的劇戰(zhàn)拉開了序幕。

6月20日，中日雙方在衡陽周邊50公里的范圍內，分別投入了30萬與35萬兵力，先于外線展開激戰(zhàn)。至7月底，日軍4個精銳師團相繼逼近戰(zhàn)略中心衡陽。國民黨第九戰(zhàn)區(qū)第十軍方先覺部扼守衡陽，抵抗日軍的猛烈進攻。此次衡陽之戰(zhàn)，是抗戰(zhàn)后期最大規(guī)模的一次會戰(zhàn)，被蔣介石稱之“有關于國家之存亡，民族之榮辱至大”[4]的最后一場生死之搏。日軍大本營燈火通明，各級將官、參謀人員日夜研究、觀注著這場戰(zhàn)事，中國軍民與各黨派團體翹首以待，盼望國軍用盡吃奶的力氣也要頂住，千萬不要被打趴壓垮。身在陜北延安窯洞的中共領袖毛澤東在對這場大戰(zhàn)給予熱切關注的同時，又以一個卓越戰(zhàn)略家的智慧與姿態(tài)高屋建瓴地指出：“衡陽的重要超過長沙，它是粵漢、湘桂兩條鐵路的聯結點，又是西南公路網的中心，它的失守就意味著東南與西南的隔斷，和西南大后方受到直接的軍事威脅。衡陽的飛機場，是我國東南空軍基地之間的中間聯絡站，它的失守就使辛苦經營的東南空軍基地歸于無用?！辈粌H如此，“衡陽位于湘江和耒水合流處，依靠這兩條河可以集中湘省每年輸出稻谷三千萬石，還有極其豐富的礦產，于此集中，這些對大后方的軍食民食和軍事工業(yè)是極端重要的，它的失守會加深大后方的經濟危機，反過來卻給了敵人以‘以戰(zhàn)養(yǎng)戰(zhàn)’的可能性”。[5]

正是緣于衡陽及其周邊地區(qū)在軍事中不可取代的重要戰(zhàn)略地位，從武漢失守到1944年日軍圍攻衡陽，在將近6年的時間里，這一帶戰(zhàn)事作為中日交戰(zhàn)的主戰(zhàn)場曾未消停過。1939年中國十大戰(zhàn)區(qū)，以湖南為主要戰(zhàn)場的第九戰(zhàn)區(qū)擁有最多兵力，極盛時達到54個步兵師，占全國總兵力的四分之一強。1939年至1945年抗戰(zhàn)勝利這段時間，正面戰(zhàn)場共有12次重量級大會戰(zhàn)，分別是：第一次長沙會戰(zhàn)、豫南會戰(zhàn)、上高會戰(zhàn)、棗宜會戰(zhàn)、晉南會戰(zhàn)、第二次長沙會戰(zhàn)、第三次長沙會戰(zhàn)、浙贛會戰(zhàn)、鄂西會戰(zhàn)、常德會戰(zhàn)、豫湘桂大會戰(zhàn)、老河口芷江會戰(zhàn)。其中有6次大會戰(zhàn)在湖南戰(zhàn)區(qū)展開。七七事變之后，日軍原定計劃3月亡華，但僅湖南一地，國軍就頂了5年之久，多次會戰(zhàn)，日軍始終未能越雷池一步，即此可見湖南戰(zhàn)略地位之重要與國軍高層對這一戰(zhàn)區(qū)的重視程度與兵力之強。

此時駐守衡陽的國民黨第十軍，前身為黃埔教導團，北伐時代擴編為國民革命軍第三師，或稱“老三師”，其將領分別為錢大鈞、李玉堂、蔣超雄、方先覺、葛先才、周慶祥等，歷屆第十軍軍師長也多為“老三師”舊部?？箲?zhàn)軍興，第十軍成為國民黨五大主力之一，其特點是善于防御作戰(zhàn)。抗戰(zhàn)八年，第十軍打硬仗的次數和展現的頑強斗志，并不亞于號稱“虎賁”之師、“抗日鐵軍”的王牌第七十四軍（抗戰(zhàn)后整編為七十四師，師長張靈甫）。第十軍最出色的一戰(zhàn)是1941年年底至1942年年初，三戰(zhàn)長沙中擔任長沙守備任務的保衛(wèi)戰(zhàn)。時軍長為黃埔一期生，號稱“黃埔三杰”、“山東三李”（李仙洲、李延年、李玉堂）之一的李玉堂。當此之時，李的指揮部設在岳麓山前一個祠堂內，面對飛蝗一樣圍攻而來的日軍，李鎮(zhèn)定自若，從容指揮。一日中午，李玉堂在指揮部一手拿煎餅，一手用筷子夾食大頭菜，忽有敵彈飛來，將眼前一個盛大蔥和蝦醬的咸菜罐子擊得粉碎，李不為所動。轉眼又一彈飛來，將筷子擊為兩截，李有點氣憤地罵了一句“把他娘！”即用手抓大頭菜吃。部下勸李更換指揮位置，李認為飛來的乃是流彈，無礙大局，終未搬遷指揮部。在李玉堂以身作則的感染下，第十軍將士豪氣凜然，于岳麓山和長沙城頭與敵人展開血戰(zhàn)，致使日軍傷亡慘重。1942年1月1日，日軍再度發(fā)動對長沙的進攻，第十軍也抱定與長沙城共存亡的決心，連續(xù)與敵激戰(zhàn)三晝夜不分勝負，日軍調集大批飛機對長沙城守軍實施連續(xù)長波次轟炸，守軍傷亡慘重，日軍占據上風。延至1月4日，奉命守衛(wèi)長沙南門城外的第十軍預十師三十團與攻城的敵人短兵相接，展開肉搏，一時血肉橫飛。日軍在飛機配合下，攻勢凌厲，長沙城岌岌可危。黃埔四期出身、三十團團長郭先才上校見部下傷亡激增，情況危急，恐支持不到黃昏長沙就落入敵手，焦急中乃決定孤注一擲、拼死一搏，發(fā)動全團展開沖鋒。一時間，十數支軍號響起，全團官兵包括炊事兵、雜務兵、傳令兵等一切勤雜人員全部投入沖鋒與肉搏的行列中。軍號聲與喊殺聲與全團官兵勢將一死的浩然氣勢，使敵人大受驚嚇，驚慌潰退，兄弟部隊乘勝追擊，長沙之危就此得解，第三次長沙大捷的序幕就此拉開。當晚，葛先才奉蔣委員長令晉升少將，軍長李玉堂獲頒青天白日勛章。1月5日，第九戰(zhàn)區(qū)司令長官薛岳上將下達了追擊、堵擊和截擊潰退日軍的命令，湘北大地頓時殺聲四起，炮火連天，敵軍以傷亡57000人（陣亡33941人）的慘重代價宣告此役敗亡，中國軍隊就此書寫了近代戰(zhàn)爭史上最為輝煌的一頁。在整個長沙大捷中用命最甚、立功最大的第十軍，獲頒國軍最高榮譽“飛虎旗”一面，被軍事委員會命名為“泰山軍”。