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9月29日，岡村寧次見其主力方面不斷遭到伏擊、側擊和夾擊，意識到戰場態勢日益不利，下命令說：“華軍頑強，現仍潛伏於汨水、修河兩岸地區。本軍為避免不利態勢，應速向原陣地轉進，以圖戰鬥力之恢復，並應嚴密防備華軍之追擊。”

。

10月1日，中國軍隊開始追擊，10月14日，日軍退回新牆河以北地區，雙方恢復戰前態勢。

岡村寧次稱：“敵軍抗日勢力之中樞，既不在於中國四億民眾，也不在於政府要人之意志，更不在於包括若干地方雜牌軍在內的全部兩百萬抗日敵軍，而僅在於以蔣介石為中心、以黃埔軍校系統青年軍官為主體的中央嫡系軍隊的抗日意志。有此軍隊存在，迅速和平解決事變，無異緣木求魚。”

第一次長沙會戰，日軍傷亡達2萬餘人，國民黨軍隊傷亡3萬餘人。

這一戰，導致日軍2年之內都沒敢再進攻長沙戰區。

2年之後

第二次長沙會戰

阿南惟畿吸收了第一次長沙會戰時日軍分散使用兵力的教訓，不再是從贛北、鄂南、湘北三個方向進攻長沙，而是將所有的兵力全部集中在湘北，形成湘北方面的絕對優勢。作戰正式打響之前，阿南惟畿下令將指揮所前移到岳陽。

1941年9月29日，日軍發起對長沙的第二次進攻，進攻路線跟2年前那一次差不多，雙方兵力跟2年前那一次相當，但是這次日軍進攻速度加快，不跟中國軍隊糾纏，直取長沙，中國軍隊猝不及防。

薛嶽對日軍即將發起的進攻非但不驚慌，反倒是胸有成竹，充滿必勝的信心。因為從第一次長沙會戰至今的兩年時間裡，第9戰區對日軍的進攻已做了較為充分的防禦準備。一方面各部隊進行了整訓，補充了武器、兵員，戰鬥力有所提高；另一方面，各部隊加強了陣地工事的構築，這些工事經過兩年時間的修築，已經比較堅固了。

10月28日日軍攻入長沙，但是除了長沙，周邊地區全部被中國軍隊控制，日軍供給線被切斷，彈藥、糧食都沒法跟上。而此時長沙已經歷經“夕陽大火”，90％建築不復存在。

薛嶽仍竭力保住長沙，在他看來，失去長沙城，讓日本人哪怕有一天的佔領，都是他這個戰區司令長官的恥辱。同時，他心中還有一層潛在的意識，那就是他要把長沙城變成中國各戰區抗戰的象徵。薛嶽命令第9戰區內所有部隊包圍長沙，打一個大殲滅戰。

日軍後勤補給線屢遭打擊，運輸部隊頻頻被襲，後勤補給倉庫多數被毀。阿南惟畿自然很清楚，作戰部隊若失去了彈藥、給養的補充，那將意味著什麼。 日軍為避免被困孤城，10月1日開始撤退，中國軍隊開始追擊，10月10日，雙方陣地又恢復到戰前狀態。

國民黨軍隊在此次會戰中傷亡及失蹤近7萬人，日軍傷亡2萬餘人。

第三次長沙會戰

第二次長沙會戰結束後，第9戰區上下都進行了長時間的檢討，總結有關的經驗教訓。前兩次作戰，日軍基本上都是長驅而入，隨後又全身而退。第9戰區的部隊雖然給了日軍以一定打擊，但相比之下，第9戰區部隊本身的傷亡更多，損失更為慘重。這讓薛嶽對日軍的作戰能力有了更為清醒的評估，同時，也加深了其對消滅對方有生力量重要性的認識。

第9戰區根據前兩次會戰的經驗教訓，擬定了“天爐戰法”。薛嶽“天爐戰法”的指導思想就是：當日軍發起進攻時，第9戰區的部隊在儲存自己的情況下，節節抵抗，節節後退，儘量地拖累和疲耗敵人，達到這一目的後，便自動向斜側後方山地撤退（不是直線撤退），繞到敵人的包圍線外面去，從更大的層面上形成對日軍的反包圍，砌成兩面“天爐之壁”。同時，在中間地帶，徹底地破壞交通道路，空室清野，誘敵至決戰區域，而斷其後路，從四面八方構成一個天然“熔爐”，最後將包圍之敵予以殲滅。

12月24日，日軍開始攻擊，由於中國軍隊不打算正面防守，以打伏擊戰為主，日軍在1942年1月1日已經攻到長沙附近。此時中國軍隊全線出擊，對日軍進行大包圍、大圍攻。

1月4日，日軍被迫撤退，中國軍隊則全力追擊，吸取之前兩次會戰經驗，中國軍隊把所有橋樑都破壞，道路能破壞則破壞，導致日軍撤退時行動緩慢。

1月6日，雙方陣地又恢復到戰前狀態。

國民黨軍隊在此次會戰中傷亡及失蹤近2萬餘人，日軍傷亡5萬餘人。