短短的幾十分鐘之後，在1營和3營的前後夾擊下，陣地上鬼子們終於被消滅了，但弟兄在佔領了陣地之後卻發現了一個問題，那就是陣地上被打死的多半都是僞軍，而鬼子的屍體只有幾十具。山坡上的主陣地被拿下以後，附屬陣地上的鬼子和僞軍們立刻後撤，準備向後方突圍。但3營的弟兄是絕對不會放他們通過的，在一陣激烈的交火後，鬼子和僞軍被壓縮到了一塊很狹小的陣地上。
龍風派宋巖帶着2營過去，把這最後的敵人全都解決掉。那些鬼子拒不投降，即使是萎縮在陣地的角落裡，也仍然在做着最後的抵抗。宋巖爲了避免不必要的傷亡，命令停止強攻，然後隔着工事對敵人們喊話，希望僞軍們能放下武器。喊話之後，對面的槍聲停止了一會，可是突然又一次槍聲大作，有個兄弟跑過來報告，那些鬼子把僞軍全部繳了械，然後把僞軍們全部打死了。宋巖罵了句：“他媽的，鬼子真他孃的不是人養的！”宋巖正要命令部隊強攻過去，突然對面傳來一聲巨大的爆炸聲。原來鬼子把彈藥集中到了一起引爆了，所有的鬼子都集體自殺了。戰後在清理戰場的時候，龍風發現整個陣地上最多有一箇中隊的鬼子，另外僞軍部隊也只有一個營的規模，就這麼點的防守兵力，難怪戰鬥會進行得如此輕鬆。
172團那邊也輕鬆的拿下了預定目標，龍風趕緊派人過去詢問戰況，結果和這邊一樣，也是隻有一箇中隊的鬼子和一個營的僞軍。龍風有種不好的預感，他自言自語的嘀咕道：“那麼多的鬼子都上哪去了呢？這麼重要的陣地都不設重兵防守了呢？”站在一旁的張偉接茬回答道：“這說明鬼子把主力都機動出來去了別的地方了，他們一定在醞釀着一個陰謀！”龍風點頭說道：“一定是這樣的，這兩處陣地是故意放棄的，他們的意圖是拉大74軍各師之間的空隙，然後看準時機全力一擊，把我們74軍各師徹底的分割開。”
龍風和張偉趕緊命令部隊就地佈防，加固現有的防禦工事。同時把分析出的結果上報師部，提醒餘師長要注意側翼的安全。龍風上報的情況引起了餘程萬的重視，他馬上把172團調了回來，以拱衛師部側翼的安全，並要求全師加強戒備，防止鬼子的突然襲擊。
就在當天夜裡，鬼子就向57師的側翼發動了攻擊。原來主攻方向的阻擊，是鬼子故意安排下的誘餌，而鬼子的主力一直都沒投入戰鬥，就等着74軍的進攻出現空擋之後，就發動全力一擊，打算徹底的消滅這支國軍精銳呢。這次由於57師和58師之間的空隙過大，鬼子派重兵連夜殺了過來，172團剛剛後撤到師部的側翼，還沒來得及構築防禦陣地，就被鬼子打了個措手不及，防線很快就出現了缺口，172團一面向師裡求援，一面組織部隊進行反攻。
收到師裡的緊急命令後，龍風就命令部隊不惜一些代價，也要迅速向師部靠攏。投入戰鬥的鬼子數量越來越多，57師的部隊已經徹底的被分割開了，同時57師和58師之間的聯繫也徹底被阻斷了。到處都是戰鬥，到處都是激烈的槍聲，戰鬥一直打到了天亮的時候，57師已經徹底的被打亂了建制，各部隊都聯繫不上師部了。與此同時，日軍主力由永安市向前進中的第58師突然襲擊。該師在蕉溪嶺被轟炸掃射，官兵傷亡頗多，加之數百里行軍疲勞，受到敵軍由側背突擊，被切成數段，各級指揮官均失去掌握。混戰不到幾小時，全師崩潰。
王耀武亦窮於應變，只是令第51師迅速佔領陣地阻止敵人前進，並收容第58師的潰兵，令第57師於石塘鋪一帶阻擊南犯敵軍。混戰至黃昏以後，第51師師長李天霞不遵守軍部命令，擅自將部隊向東龜縮，陣地形成一大空隙。第57師正面又被敵突破，軍直屬部隊在黃花市受到攻擊。日軍在連續取勝之下，竟一反夜間不深入的常規戰法，大部隊向黃花市夜襲，將第74軍直屬部隊打亂。王耀武率衛士排倉皇逃跑，衛士排長爲敵俘虜，被敵用軍刀劈死，王耀武只差數步，因天黑才僥倖逃脫。
第58師和軍直屬部隊官兵盲目潰逃，大部向普跡附近逃脫，一部分被敵軍屠殺。這樣一個兵員和武器裝備頗齊、戰鬥力較強的攻擊軍，僅僅戰鬥一天，即戰敗下來。值得一提的是第58師師長廖齡奇逃出包圍圈後，仗着自己是蔣介石的嫡系、黃埔生，自行將一部由湘陰港渡瀏陽河，集結於鎮頭市西南許家橋，土橋及南門壩，收容以團、營乃至連爲單位突圍的部隊，收容完畢之後，廖齡奇強行攔下一列火車，將殘部拉到株州整理，自己跑回祁陽老家去了。
這次全軍官兵傷亡很大，其中第58師每連剩下不到百人；第九戰區長官部指揮不當，第26軍未按長官部命令在撈刀河阻止住日軍，掩護第74軍進入指定陣地，致日軍長驅南下，均不無責任。而第74軍部急於前進，沒佈置防空措施，沒有側翼警戒部隊，沒直接與前方友軍聯繫，敵情不清，側翼完全暴露，也是慘敗原因。3天之後，王耀武收攏74軍的殘部，後撤到常德地區休整。
10月7日，由金井南犯之敵，在與第74軍結束戰鬥後，一部協同由福臨鋪南犯敵軍進攻長沙，一部由槊梨附近渡過瀏陽河向株洲進犯。日軍先頭小部隊直逼株洲附近時，日軍一部向長沙東面及東南迂迴，主力則從北面猛攻，又在長沙附近降落傘兵百餘。10月8日，黃昏，一部鬼子竄入了城內。
如今薛嶽手中早已是無兵可派了，於是薛嶽等人立即撤出了長沙。這個消息傳來，震驚了蔣介石。蔣介石即令援軍趕至戰場，對日軍進行反包圍，第74軍第51、57師和第58師另一部分收容起來的部隊也再次拿出了王牌軍的強悍，立即與敵展開激戰。各路大軍其中包括由廣東北援的暫編第二軍及第六戰區調來第79軍，對長沙外圍的反包圍已經完成，開始配合長沙守軍，內外夾擊。薛嶽的“天爐”開始燒紅了。10月12日，長沙方面突然傳來消息，第79軍趙季平師進入了長沙城，日軍正全部迅速撤退中。收到這個消息後，薛嶽感到很納悶，阿南維畿不是聲稱要在長沙城裡過中秋嗎？日軍爲什麼就忽然撤退呢？
原來，這次日軍第11軍司令官阿南惟畿進攻的目的是“掃蕩”中國軍隊，消滅我軍的有生力量，一則燒起新官上任的第一把火，二則對上高會戰的慘敗進行“以牙還牙”。一般來說，日軍要是不帶大小行李出來“掃蕩”，只能打一兩天；要是帶着大小行李出來“掃蕩”，只能打三五天；要是大部隊帶着加強的行李輜重出來“掃蕩”，也只能打兩三個星期。因爲這次“掃蕩”的主要目的是消滅中國軍隊有生力量，他們一路拼命進攻，並沒修復從新牆河至長沙的道路，也沒沿途設置兵站線，除了隨身攜帶的糧彈外，全靠空投，而空投終究是有限的，經過三個星期作戰，糧彈已消耗得差不多了。並且，官兵雖然在新牆河、汨羅江及瀏陽西北的戰鬥中打垮了中國軍隊3個軍，但自己累得要死，疲勞極了。可是這時候因爲第74軍被打垮，薛嶽將“天爐”也開始燒紅了，各路大軍向長沙城而來。10月11日，中國軍隊第30集團軍第72軍已到通山城附近；第19集團軍的一部已過銅鼓，接近東門市；第79軍進入了長沙城；第20軍、第58軍在南江橋、梅仙以東的山地威脅着日軍的後方。日軍如果不撤退，就得在疲勞與糧彈不足的情況下繼續作戰。於是，阿南惟畿急忙下令連夜撤兵。
日軍一撤退，薛嶽馬上下令各軍迅速前進。這下王耀武也拿出了國軍悍將的脾氣，日軍退過撈刀河，第74軍也跟到撈刀河；日軍退過汨羅江，第74軍跟到汨羅江，日軍退過新牆河，第4軍、第58軍跟到新牆河，並收復了新牆河。
到10月15日，雙方完全恢復開戰前狀態。戰役後，第20軍仍擔任南江橋方面的防禦；第58軍仍擔任新牆河方面的防禦；第37軍收容後，仍擔任湘陰方面防禦，並就防地整補。第27集團軍總部仍駐平江附近，在名義上第20軍、第58軍、第37軍仍歸第27集團軍指揮。第10軍仍駐衡山地區，第79軍駐長沙，第4軍仍駐守新牆河陣地。長官部仍回到長沙城。