白崇禧无奈，只好搬出蒋介石，要其服从命令，但是薛岳却一副豁出去的样子激动的说道“长沙不守，军人的职责何在!”，陈诚觉得这样争论下去无济于事，于是和白崇禧商量后决定将薛岳的意见报告给蒋介石，以便委员长能重新做出裁决。
白崇禧和陈诚一看这边的事情已经没有办法再周旋了，当下也就不再多加停留，各自返回了自己的驻地，而长沙这边的战场则留给了积极抗日的薛岳来继续负责指挥，于是薛岳将军在未得到蒋委员长命令的情况，擅自开始按照事先制定的作战计划开始频繁的调动部队。
当新墙河南岸的中国军队开始按照薛岳的命令有计划的撤向汨罗江防线时，日军的第6师团和奈良支队也在其后紧追不放，大军跟踪也相继南下，然而被中国军队和当地民众早已破坏了的交通道路，却令日军的机械化部队优势丧失殆尽却又无计施展，只能在中国军队的屁股后面徒步跟进。
9月25日凌晨，日军迫近汨罗江北岸地区，负责守卫汨罗江北岸地区的第52军主力部队随即按照之前的作战计划安排，只做零星抵抗就全部向汨罗江南岸转移，继而迫近的日军很轻易的就占领了汨罗江北岸地区的大片防御阵地，并立即开始架设浮桥准备渡过汨罗江。
但是当日军的第一次试渡却被汨罗江南岸的中国守军给打退了，日军一看无法强行渡江，于是日军便改变了作战策略，他们派出一部分日军换上中国老百姓的服装，装扮成难民的样子在中国军队结合部的间隙中偷渡过江，然后流窜到新市准备同外围的日军大部队里应外合，配合汨罗江北岸的日军主力部队展开强渡。
同一天，日军的上村支队也由西向东进犯，并顺利攻占了归义，第70军奉命对进占新市和归义的日军进行反击，但只克复了归义，新市仍被日军牢牢的占领着。
9月26日，日军猛攻汨罗江南岸中国守军阵地，激战一整日也未能突破中国守军的主阵地，与此此时日军的第33师团仍然被第20军顽强的阻击在幕阜山、福石岭地区，日军企图在平江地区围歼第15集团军的计划彻底破产了。
就在冈村宁次为自己围歼第15集团军的计划破产而大失所望时，薛岳准备在长沙郊区与日军决战的作战方案终于得到了最高军事委员会和蒋委员长的批准。
9月27日，第9战区各部队按照在长沙地区与日军决战的计划开始调整部署，以第2师、第25师、第195师、第60师、第77师、第59师共计6个师，埋伏于福临铺、上杉市、桥头驿地区和长沙及其以东的各处要地，第70军则转移至浏阳河以南株洲、渌口市等地，沿湘赣铁路和渌水开始布防，第4军占领湘潭、下摄司、渌口市之线；第79军的一个师确保幕阜山根据地的守卫安全，2个师则协同第20军各部一同攻击占领桃树港的日军第33师团。
9月28日，日军奈良支队经瓮江开始向平江迂回，准备策应其第33师团作战。
日军的第6师团和上村支队由汨罗江畔开始分路向南攻击前进，上村支队在三姐桥、栗桥等地陷入了第54军第14师、第50师的伏击圈，第6师团一部1000余人在福临铺遭到第195师的伏击，均受到重创。
9月29日，由新市经金井南下的日军第6师团一部3000余人又在石门痕遭到第195师的伏击，数次遭到伏击的日军跌跌撞撞，本想继续南下，无奈心有余而力不足，只有一部日军于9月30日突破了中国军队在捞刀河的阻击阵地，占领了长沙以北30多公里的永安市，这是日军此次南侵所到达的最远的地方。
坐镇咸宁指挥作战的冈村宁次自此次会战打响以来，接到的几乎全是属下报捷的消息，赣北的第106师团和佐枝支队正在按计划向湘北地区挺进，鄂南的第33师团正向汨罗江上游顺利推进，湘北的第6师团、奈良支队、上村支队已突破新墙河、汨罗江两道国军防线，看来拿下长沙已是指日可待了。
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