1941年11月，在第2次长沙会战一个月后，第9战区举行“第2次长沙会战反省会议”，总结前次会战中的经历教训。战区司令长官薛岳痛定思痛，在会上提出了通过深思熟虑的“天炉战法”。
这个颇有些仙侠风格的作战方案，实则是薛岳依据湖南特有的地形以及前两次会战的经历得出的。湖南的地形是东、西、南三面环山，海拔均在1000米以上，中部和湘北地形低平，构成向北开口的马蹄形盆地。湘北尽管地形平整，但从岳阳至长沙横亘着新墙河、汨罗江、捞刀河和浏阳河四条水系，构成数道天然屏障。日寇对第九战区的进攻每次均以冲击国军有生力气为主，不以占据长沙等重要城市为意图，便是因为即使攫取湘北、湘中乡镇，地形地形上也会处于三面高高在上的要挟，无法据守。
此外，中日两边军力对比上，国军在数量上占有优势，而日寇战争力和机动性更强，所以国军全体上处于下风。这种局势就形成了国军无力自意向日寇第11军建议反扑，只能待其进攻时寻觅战机。
薛岳的“天炉战法”便是依托湖南的特有地形和中日两边的实力做出的作战方案，即当日寇进攻时，国军有必要依托新墙河、汨罗江和捞刀河三条长沙以北的水系逐次反抗日寇，以削弱其进攻锐力，尔后逐次向东西两边山地搬运，构成天炉战法的“炉壁”，其与前两次会战采纳的作战办法并无太大不同。
要紧的是“炉膛”，日寇两次南下都不会推动至湘南山地地带，因而处不利于日寇进攻。所以在恰当的方位作为炉膛至关重要，前两次与日寇决战的地域，薛岳都挑选在长沙以北汨罗江和捞刀河之间，而此刻日寇间隔进攻动身地尚不算远，后勤供应依然有必定的保证。并且日寇此刻的耗费也并不巨大，国军在这儿与其决战时，往往承当巨大的压力。
此外，如选在长沙以北区域决战，“炉壁”深度也不行，各部在后期追击时，因作战空间和时刻缺乏，不能有用地捕捉战机。因而薛岳决议将“炉底”定在长沙城。薛岳判别，日寇抵达长沙城下时，军力涣散、远离后方、部队耗费较大，兵峰现已抑扬。国军此刻以逸待劳，据守长沙数日，再运用机动部队正面反扑，日寇必会北撤，到时国军可从南至北追击，“炉壁”之东西两边国军此刻从荫蔽待机处多路截击北退日寇，定能取得巨大战果。
据第9战区指挥部顾问处处长赵子立回想：“除上述敌情判别、作战方案和军力布置外，战区指挥部特别加强兵站设置和补给、交通、通讯设备等各项，还附有各种要图，铅印了厚厚一本册子发给军长以上人员研讨。此外还要求各集团军依照方案规则使命和举动，侦察地形，拟定部分方案，并报长官部核备。这个方案发下不过1个多月，就产生了第三次长沙会战，长官部和各部队对这个方案浮光掠影，所以悉数辅导和举动全战区都是共同的，都能契合这个作战方案的要求。”
1941年11月，日寇大本营现已清晰了南边作战(太平洋区域作战)的详细时刻。依照大本营的方案，第11军应抽调2个师团参加南边作战。在第11军司令阿南惟几的力求下，大本营才改动方案，从第11军只抽调1个师团，并向第11军弥补1个独立混成旅团。即使如此，第11军的军力也稍有削弱。
12月10日，阿南惟几招集第11军各师团作战顾问会议，研讨往后的作战问题。针对各师团弥漫着“我国方面已变为非有必要战场”的心情加以纠正。特别着重第11军要采纳更活跃手法，坚持攻势作战，坚持对我国军队的压力。
12月12日，日寇第11军得悉第9战区暂编第2军和第4军拟南下广州策应香港英军作战的情报，遂向大本营请求第11军应建议一次控制性进攻，以阻挠第9战区部队向广州声援，缓解驻广州的日寇第23军的压力。12月17日，日寇我国差遣军总顾问长后宫淳专门赴武汉，听取第11军的作战方案，阿南惟几向其供给了一个有限的作战想象，即以第6、第40师团向我国战区湘北新墙河防地军建议进攻，并在关王桥邻近将其消除。之后第3师团投入第6师团右翼，击退第9战区国军第37军后完毕作战，此方案随后得到赞同。
其实，阿南惟几的实在作战想象并非如此，他的作战方针是攫取长沙。之所以向后宫淳隐秘实情，是他清楚日寇差遣军在军力有限的状况下，是绝不会赞同第11军攫取长沙的作战方案的。
在日寇我国差遣军赞同第11军作战方案前，阿南惟几现已于12月13日向参战各部下达了作战预令。第11军方案在两个方向建议进攻，其间驻南昌的第34师团和驻九江的第14独立混成旅团在赣北提早建议控制性进攻，以避免赣北国军声援湘北方向(会战期间该方向日寇建议的攻势在第19集团军的阻击下，很快就退回动身地)。第3、第6、第40师团和独立混成第9旅团，以及其他师团抽调的3个支队共7万余人，在湘北区域担任首要进攻，意图是消除第9战区国军有生力气，并相机占据长沙。战争建议时刻定为12月23日，作战时限规则为2周。
12月中旬，日寇向岳阳方面集结军力的举动被第9战区发觉。军事委员会判别日军攻势行将开端，遂于12月20日指令第9战区湘北区域第27、第30集团军当即进入临战状态，指令第73军由澧县当即向宁乡、益阳集结待命，第79军当即向株洲区域集结待命。第4军由广东曲江调株洲，第74军由广西宜山调驻衡阳，以备随时声援湘北战场。
担任新墙河一线军，军长杨汉域，下辖第133、第134两个师。其间，第133师担任左翼新墙河正面防护，第134师担任右翼大云山、草鞋岭一线防护使命，战区对该军下达的作战使命是：“于敌强渡新墙河南进时，在即设阵地强韧反抗，逐次耗费敌军，有必要苦战10天，抢夺余裕时刻;抵达第一步使命后，待命转至关王桥、三江口旁边面阵地，自东向西侧击、自北向南尾击自汨罗江右岸南进之敌。”
为充沛发挥防护作战的优势，杨汉域要求部队在依托阵地优势上，以筑垒据点工事为主干，加强野战工事的纵深装备。作战时一起进驻据点和野战工事，以发挥依托阵地的优势。在军力运用上，防卫筑垒连排据点工事的军力，要依托据点顽强反抗，占据野战工事的部队，要运用纵深逐次反抗，主力布置在终究一线预备阵地，依据战机机动运用，以增强防护的弹性。
在作战举动上，当日寇第进犯筑垒工事守军时，占据野战工事的守军要当即予以火力援助，或当令派出部队反击。当敌军进犯野战工事时，防卫筑垒据点的部队也应给予野战工事守军火力援助，或运用军力向敌尾击。纵深装备的部队，捉住有利战机对敌反击，以消除敌人有生力气。无法据守即设阵地时，要抢夺给予敌人严峻杀伤后，逐渐向旁边面阵地搬运，合作友军向敌侧击、尾击。
12月22日晨，日寇第40师团以两个联队向国军第20军新墙河北岸戒备阵地建议进攻。杨汉域收到战报后，判别日寇行将建议全面进攻，随即通令三军备战御敌。正面进攻的日寇第40师团建议进攻后一贯遭到新墙河北岸我国守军侧击，加上1941年冬天湖南呈现数十年稀有雨雪低温气候，导致河水陡涨，进攻发展不顺，几回进攻都被守军击退。24日，日寇强烈炮火将沿河防地师伤亡较大，遂抛弃沿岸阵地向南撤离至纵深阵地。一起，日寇第6师团沿粤汉铁路徒涉过河，击退当面守军。第20军第133师全线退守南岳庙、洪桥等纵深阵地。
12月25日，因粤汉铁路列车事端延期抵达的日寇第3师团投入战场，第20军一起遭受日寇3个师团的进犯。在优势日寇的进犯下，守军按方案采纳逐次反抗的办法，依托纵深防护筑垒和野战工事耗费日寇，并逐渐向东南侧山地搬运。
26日，国军第58军(孙渡部)一部受命声援，与日寇第3师团打开激战。日寇第6和第40师团则在新墙河南岸持续进犯第20军第133师阵地，经8小时激战，第133师主阵地被打破。在此期间，第133师第398团1个营，在营长王超奎的带领下死守阵地，全营500多官兵简直悉数战死沙场。该团另1个营副营长李海俊亦率部据守不退，全营官兵大部分壮烈牺牲。
27日清晨，薛岳依据战场状况，以为第20军现已完结迟滞耗费日寇的意图，所部伤亡较大，阵地现已多处被打破，持续硬守不利于会战后期的反击，遂指令第20军向东南山区撤离，预备合作友军向敌侧击、尾击。
担任防卫汨罗江防地军秉承的使命是首先在汨罗江南岸即设阵地反抗，逐次耗费敌军，有必要苦战15日以上，抢夺战略运动时刻。抵达第一步作战使命后，待命转进至社港市、更鼓台、金井间山地。待日寇向浏阳、长沙进犯时，协同友军自东北向西南进犯南进之敌。
第99军秉承的使命是保证汨罗江左翼阵地和洞庭湖南岸湖防。待日寇向长沙进犯时，所部第92、第99师自西北向东南夹攻进攻长沙之敌，第197师仍担任洞庭湖西南岸防务。
第37军军长陈沛依据使命和军力状况，将部队按倒“品”字形布置，第95师防卫左翼新市、伍公市一线师防卫右翼秀水、张家渡一线师作为军预备队，在金井待机。
第99军军长傅仲芳将重兵布置于(汨罗)江防和(洞庭)湖防，以防范日寇运用水路狙击第9战区后方。详细布置是第197师担任防卫洞庭湖西南湖防，第99师居中防卫洞庭湖岸营田至湘阴一线师担任防护汨罗江南岸阵地。
12月26日，沿粤汉铁路南下的日寇第3师团，在渡过新墙河后没有遇到国军的有力阻击，所部于黄昏现已抵近汨罗江北岸归义。27日午后，日寇第3师团开端强渡汨罗江，并击退当面第99军第99师的防护阵地。得悉日寇第3师团战报后，阿南惟几当即指令第3师团向东迂回，完结对汨罗江南岸防护主力第37军的围住。一起指令第6、第40师团于28日晨做好渡河进犯的预备。当晚，战场再次下起暴雨，汨罗江水位暴升，打乱了日寇的进攻方案，阿南惟几只好回收进犯指令，等候工兵部队在江上完结架桥。
日寇第3师团现已渡过汨罗江的部队则于28日独自向第37军第95师阵地建议侧击。29日，第11军全线师团先后强渡汨罗江，打破第95师阵地，并击退第140师的声援，向第37军背面行进。至12月30日，日寇彻底打破第9战区第二道防地个师团悉数渡过汨罗江。
在日寇建议对新墙河进攻时，第9战区司令长官薛岳就指令长沙城内各机关团体迁往茶陵，第9战区指挥部除必要顾问和警卫人员外，其他迁往耒阳，并安排长沙市民和物资向后方分散。12月25日，日寇南边军第23军占据香港，其第11军建议的、以“控制第9战区援助南线作战”的意图现已抵达。薛岳忧虑日寇就此完毕作战，回来岳阳，所以对前哨将领不再着重据守时限，以诱惑日寇南进。
此刻，第9战区第4、第74军现已在宁乡、株洲、衡阳完结集结，第19、第27、第30集团军所辖14个师抵达平江、浏阳一线师(郭汝瑰部)受命据守长沙，战区直属第2炮兵团布置在长沙岳麓山，以增强防卫长沙的力气。
12月27日，日寇第11军司令部拟定进攻长沙的作战方案，报请我国差遣军赞同，并调武昌驻扎的独立第9混成旅团援助长沙方向作战。次日，我国差遣军对第11军的作战方案给出了一个不置可否的答复：“进攻长沙，由总军依据东京和广东方面的状况，另作指示，不用消沉。”这段电文前面的意思是差遣军现已将作战方案呈报大本营，终究所说的“不用消沉”则暗示阿南惟几自行决断。在整个二战时期，日寇大本营等决策机构经常会有此类迷糊表达的指示电文，这确实可以添加前哨将领的自主性，但许多时分，前哨将领建功心切，举动冒险。
此刻，日寇第11军内部存在不合，顾问长木下勇等人提出“关于进攻长沙应稳重”的定见，而阿南惟几在12月26日的日记中写道：
“香港尽管现已凹陷，但敌人在广东方向的攻势致往后数日，任旧存在很大的风险，我军在此控制，假如稍有松懈，就不能说是完结了使命……”
12月29日黄昏，阿南惟几下达进攻长沙的指令，参加此次作战的除第3、第6和第40师团外，还包含后续抵达战场的独立第9混成旅团编成的泽支队和第18旅团编成的外园支队。
尽管各师团清楚此次作战的方针是长沙，但转向长沙作战的指令过分忽然，使各师团均有些措手不及。只要第3师团长丰岛房太郎在接到指令前就向各部下达“不用拘于曾经指令，持续向行进犯”的指令。日寇第3师团在战前转运时列车产生意外事端，在会战开端2天后才投入战场，因为当面我国守军防护单薄，第3师团第一个渡过汨罗江，一路发展顺畅，在日寇各师团指挥官中，对攻取长沙最活跃。接到第11军指令后，师团长丰岛房太郎当即指令部队中止迂回举动，取捷径向长沙进犯。12月31日，因守军有意诱敌深入，该部渡过捞刀河、浏阳河，随后迂回长沙以南，抵达长沙近郊。
第6师团接到指令时，正在汨罗河以南麻石山、鸭婆山一线师团长神田正种关于忽然改动作战方案十分不满，但依然于30日午夜调整进攻方向，于12月31日抵达浏阳河一线师团接到作战指令时，正在进犯据守长乐南边高地的守军，师团长青木诚一遂指令各部队向金井急进，于12月31日抵达金井区域。独立第9混成旅团则于1942年1月1日抵达关王桥区域，保护日寇后方。至此，日寇完结进攻长沙的战争打开，做好了进攻长沙的预备。
在第2次长沙会战时，第10军遭受严峻丢失，第10军军长李玉堂在战后因“设防失当”遭受撤职处分，后因继任军长钟彬没有就任，加上薛岳全力斡旋，才取得留任观察的机遇。为表达守城决计，李玉堂将自己的指挥部设在城南湘江边灵官渡的湖南电灯公司内，他对身边的顾问们说：“咱们要把这儿变成长沙的‘四行库房’!”
李玉堂深知，要守住长沙，仅仅靠守城决计、鼓动部队士气是不行的，最要害的是构筑完善的工事据点，城市巷战有必要树立可以一致和谐又可以独立据守的支撑点，所以他要求部队顺次构筑各类工事。
在郊外迟滞耗费敌人有生力气时，部队以发挥火力、设置杂乱妨碍为要点，保证将敌人阻击或耗费在阵地前;在城内据守时，部队以稳固房子为支撑，以封闭交通要道为要点，以切割歼敌为意图，既可削弱敌人优势火力的发挥，又能充沛的运用城区作战的优势。此外，李玉堂还特别加强各部通讯联络，以保证部队在混战中可以协同作战。
在日寇进攻长沙前夕，第10军预备第10师师长方先觉提出应加强城南及南郊防务，遂请示将该师移防至江东，而李玉堂忧虑这样会削弱预备第10师本来防卫的岳麓山方向防护，所以没办法下定决计。此刻，第9战区将第73军暂编第5师调入长沙城内，正好调补了第10军的防务空无，李玉堂遂指令暂编第5师顶替预备第10师在岳麓山的防务，预备第10师调往城南，第10军第3师(周庆祥部)担任防护城东，第190师(朱岳部)防护城北，战区第2炮兵团布置于岳麓山援助各部。
1942年1月1日清晨，日寇第3师团率先向长沙东南郊狮子岭建议进犯，守军预备第10师第29团1个连受命稍作反抗即后撤。这场规划很小的战争对日寇第3师团产生了严峻误判，在战前会议中，师团长丰岛房太郎坚持将打破口定在东南边向，因为这儿地形较高，尽管进攻时是仰攻，但一旦拿下这儿，就可以高高在上席卷长沙。当面守军换成预备第10师，现已被日寇提早得悉，但丰岛房太郎从守军编号就片面以为该部并非国军嫡派，所以战争力不会太强。
当所部顺畅占据狮子岭后，丰岛房太郎愈加深信自己的判别，随即向阿南惟几致电，称“元旦霸占长沙一点点没有悬念”。第11军顾问长木下勇受命乘飞机观察长沙前哨师团尽管还没有攻进长沙，但发展确实顺畅。在阿南惟几的授意下，第11军致电我国差遣军和日寇大本营，声称第11军现已占据长沙。
而此刻日寇第3师团的进攻忽然受阻，其从狮子岭向阿弥岭进攻时，遭到守军的顽强反抗。进犯部队第18联队在炮火和飞机援助下，困难打破阵地，随即在军储库、邬家庄一线遭到守军据点工事内密布火力的阻击，第18联队建议屡次强攻均被击退，并且因伤亡惨重无力再战。另一支进攻部队“的野联队”在攫取雨花亭后，也被守军第28团阻挠于长沙南侧外围阵地，未能再行进半步。
当日下午，第28团团长葛先才自意向师长方先觉提出，与其消沉防护，不如趁日寇立足未稳自动反击。如反击失利，也必会让日寇支付相应价值，随后在方先觉犹疑之际，第28团吹响冲击号，向日寇建议了反击。这次反击彻底出乎日寇意料，日寇先是停下脚步、射击，很快就掉头逃跑，第9战区设在岳麓山的155毫米重炮捉住可贵机遇，把炮弹倾斜到惊魂未定的日寇逃跑路途上，死伤遍地。
1日晚21时，第3师团为实现当天占据长沙的许诺，命长于夜战的师团直属加藤大队建议强攻。因为守军短少防范，军储库、邬家庄阵地相继失守，日寇渗透到白沙岭邻近。接到战报后，第10军军长严令预备第10师当即安排反击，有必要夺回城南上述重要阵地。
渗透到白沙岭的日寇一部，依托民宅据守，并取得日寇炮火保护，形成预备第10师第30团必定伤亡。该团团长陈希尧指令部队把汽油淋到邻近民房点燃，此刻正值西北风劲吹，火势敏捷延伸，百余日寇被烧死，其他逃出民房被外面的国军火力不断射杀，尽数击毙。与此一起，两边在军储库和邬家庄打开惨烈抢夺，终究预备第10师反击见效，不只克复了两处阵地，还夺回了当天丢掉的部分阵地。更重要的是，此战击毙加藤大队大队长，从其尸身上缉获日寇进攻长沙的作战方案和指令，第9战区因而得悉日寇带着的弹药缺乏的重要状况。
就在薛岳为把握日寇情报欢喜时，日寇第11军电讯侦听部队再次破译第9战区的电报，相同把握了第9战区的作战布置和军力调集。依据破译的电报，阿南惟几知道国军预备于1月4日建议反扑，参加反扑的部队共10个军。一贯对己方部队作战才能估量过高的阿南惟几以为这是捉住战机，改动战局相持的绝好机遇。为此他一面指令第3师团赶紧进攻长沙，有必要在国军完结围住前占据该城。一面指令第6师团和第40师团赶紧构筑工事，保证第3师团的侧翼安全。
1月2日，第3师团持续向我国守军进攻，进攻要点则从城南转向城东。其工兵第3联队逐次爆炸守军堡垒群，合作第3师团步卒联队的进攻。一起空军飞机轮流向长沙守军阵地予以火力突袭，守军则依托工事据点死战不退。日寇攻城部队亦遭到岳麓山守军炮兵的强烈炮击，在炮兵和步卒的冲击下，第3师团难以安排起有用进攻，屡次进攻都被打退。
2日下午，日寇后方呈现风险的状况，其后勤补给线军为控制南下进攻日寇，对日寇施行侧击、尾击，致日寇补给线被阻断)。各师团所带着弹药大部分耗尽，攻城部队被逼转为守势，所需弹药只能依托有限空投补给。
获此战报后，阿南惟几才认识到问题的严峻，如不能赶快打破僵局，其第3和第6师团恐有三军覆没的风险。当晚阿南惟几决议背水一战，指令第6师团前出至第3师团右翼，参加进攻长沙的作战。一起指令第40师团进至春华山一线日，两边都清楚这一天是战争最要害的一天。清晨日寇第3师团悉数和第6师团第6旅团一起进攻长沙。黎明前第3师团第18联队从长沙城东浏阳门闯入城内，但随后遭受城内守军依托工事构成的紧密火力网，两边在阵地前重复抢夺。在扯开守军几处缺口后，与守军打开白刃战。至14时，预备第10师声援部队建议反击，将一度现已丢掉的阵地夺回。
第6旅团则在城北向守军190师建议进犯，依托优势炮火的援助，第6旅团接连建议10屡次冲击，终究打破守军第一线师师长朱岳为保存有生力气和防护弹性，指令所部缩短防地，退守第二线工事据点。正午时分，第6旅团攻入城内，于13时占据湘雅医院、刘芳岭等处阵地。尔后在守军炮兵的阻挠炮火下，进攻堕入中止。
在城南，第3师团“的野联队”改动前2日一味正面强攻的战法，将进攻要点改为城南制高点东瓜山，妄图攫取该点后再高高在上进犯南门其他阵地。东瓜山守军在连日作战下，军力现已不到一个营，进攻部队是1个大队1000余人。在日寇不断冲击下，东瓜山阵地失守。得悉此音讯后，方先觉亲率预备队向东瓜山反击，并将阵地夺回。此刻日寇现已弹药不济，被逼中止了进攻。
在长沙外围的第40师团也遭到“炉壁”第37军的侧击，竟日激战后，弹药业已耗尽，阵地被多处打破，乃至师团指挥部也于1月3日遇袭，警卫部队今夜激战才保证了指挥部的安全。
在长沙激战之时，第9战区各部现已连续抵达反扑动身方位。其间第4军先头部队抵达日寇第3师团进犯城南部队的背面;第26军进至长沙东郊，开端向第6师团建议进犯;第79军抵达长沙东南，并当即向日寇第3师团浏阳河阵地守军建议进犯。
面对危殆局势，日寇第11军顾问长木下勇以为攻取长沙现已毫无希望，遂竭力劝说阿南惟几指令部队回撤。阿南惟几也不得不供认此战已无胜算，遂于1月3日夜下达撤离指令，要求第3、第6师团于4日终究测验攫取长沙城，如不能抵达作战意图，则于4日夜向北撤离。一起指令第40师团、独立第9混成旅团和外园支队以一部提早北撤，以扫清撤离路途战区搅扰部队。
1月4日，进犯长沙的日寇现已无心恋战，只等天亮后向北撤离。国军第73军(彭位仁部)第77师则受命从城西进入长沙城，帮忙第10军稳固城内阵地。郊外第4军则先后克复南郊阿弥岭、黄土岭、金盆岭等阵地，与城内守军取得联系。15时，日寇第3、第6师团中止了进攻，开端预备撤离。17时，日寇在长沙城内处处纵火，以保护撤离。至午夜，城内已无枪炮声，日寇悉数撤出长沙。至此，第10军苦战4昼夜，击退3倍(第10军军力约2万人)于己之敌，捍卫了长沙。
1月4日夜，第9战区彻底判明日寇正在撤离，当即调整原定在长沙城下决战的作战布置，改为各部队由现地打开追击、截击的指令，即：“第26、第4、第73军于5日黎明从长沙一线组成追击部队由南向北追击;第20和第58军由战区副司令杨森一致指挥，占据捞刀河至汨罗江之间的福临铺、栗桥等地，堵截日寇北退路途;战区副司令王陵基指挥第37、第78军堵截日寇东侧退路，并自东向西截击北退之敌;第99军军长傅仲芳率本部担任阻敌西窜，并自西向东截击日寇;长沙守军第10军就地休整，不参加追击作战使命。”
自北撤后，日寇一路极为难堪，在其战史中“堕入苦战”“牵强作战”“面对危机”“状况危机”等字样随处可见。5日当天，第3师团预订撤离的渡河点-东山军桥现已被国军摧毁，所部工兵又企图屡次架桥，也被国军火力破坏。无法之下，第3师团只能沿浏阳河边向西退避，企图能找到徒涉过河的地址。在磨盘洲邻近，第3师团正要过河，却遭到国军第79军的炮火突击。不久后卫部队抵达，合力强行渡河，才化解危机。
因为长沙东北方向第9战区军力单薄，日寇第6师团的撤离比较顺畅。1月5日，该师团由预留的榔梨市军桥顺畅渡过浏阳河，然后受命接应第3师团。1月6日，日寇两个师团会集，一起向北撤离。在撤离路途上，后有第4、第26和第79军的追击，两边不断遭到侧击，而为加速撤离速度，日寇排成长长的行军队形，毫不逗留，一路撤离至捞刀河北岸枫林港。
第40师团在撤离途中，其第236联队被第9战区国军拖住，被逼堕入苦战。第40师团因为担负扫清北退路途扰敌的使命，也不敢分兵回援。在得到第3、第6师团现已退至捞刀河北岸的音讯后，当即反转将第236联队救回。
至1月7日，国军追击各部斩获颇丰，此刻国民政府军事委员会以电线战区下达了严峻的督战令：“以福临铺为界，以西由副司令杨森担任，以东由副司令王陵基担任，敦促各军有必要阻挠和堵截敌军，如敌从某军正面逃走，行将其军长枪决!”
严令之下，使本现已有些松懈的各部从头向日寇建议攻击。1月8日夜，受命接应日寇第11军各部北撤的独立第9混成旅团渡过汨罗江，向南对国军北线部队反击。其一部山崎大队当夜袭占影珠山，摧毁第58军军部，随后被我国军队全歼。第20、第58军也合力向独立第9混成旅团建议反击，将其彻底击退，没能跳过影珠山与南面的第3、第6师团会集。
一起，阿南惟几为改动窘境，要求前哨各师团抢夺建议一次反击，将北撤路途上的青山市国军一部围歼，但第6师团还没完结打开，就被国军四面合围。在日寇第1飞翔团的帮忙下，第6师团杀出重围，敏捷与第3师团会集。1月12日，日寇第11军跳过汨罗江，第9战区南线战区北线日悉数退回新墙河以北原驻地。1月18日，薛岳下达完毕作战的指令，第三次长沙会战至此完毕。
此役，日寇遗尸33941具(日寇自行火化不计)，重伤23003人(轻伤可随部队举动者不计)，算计56944人。日寇方面尽管供认遭受惨败，但其发布的数字仅伤亡6000余人，彻底不能让人服气。从另一个视点剖析日寇此役的丢失，即尔后1年多的时刻里第11军没有再建议大规划的进攻。
