二、令欧震将军率第37军、暂编2军，在禄水至衡山间沿铁路线和湘江两岸正面占领阵地，堵住南侵之敌。
三、令川军王陵基第30集团军所部第72、第58、第26三个军，和川军杨森第27集团军所部第20、第44两个军，在湘江东岸由东向西进攻醴陵地区之敌，令王耀武第24集团军所部第73、第79、第99、第100四个军，和第4军一部，在湘江西岸，由西向东攻击，与东岸川军形成对击夹攻之势，斩断向南进攻之敌。
由于战场形势急变，蒋介石的战略企图变成了“画饼”。
薛岳接到蒋介石电令时，第九战区仍在执行“各部队索敌攻计”命令，实际上是各部队均处于被敌追踪攻击状态，根本无法收拢部队，组织实施蒋介石的战略计划。直到6月23日，薛岳才与各部取得联系，下达各自的集结地点和攻击目标，但这时的战场形势已大大变样，为时已晚了。
还在进攻长沙之前，（火田）俊六大将即向各师团长指出，进攻衡阳比最为担忧的是中国远征军的回援和六、九战区部队形成拳头，使日军不能从长沙南下。要求各兵团务必注重进攻速度。
横山勇的作战方案中更是规定：在攻取长沙的同时，即以炮兵、坦克、铁道部队快速向南推进，以急袭和强袭手段，迅猛插入衡阳地区；要乘中国军队尚未部署好之前进攻。
根据这一战略意图，中路日军第一线兵团第68、第116师团，在第二线兵团围攻长沙城时，便沿长沙东侧继续南下，其意图好像是为了阻击从衡阳北上增援长沙的中国军队，实际上另有它图。
当日军第58、第34师团等部刚攻下长沙，已经过一定休整和补充的第116、第68两个师团，立即从株洲附近沿湘江两岸向衡阳推进，其行动之神速令人咂舌，如同平地兴起的狂涛向南汹涌卷去。
湘江东岸。第68师团，在佐久间为人中将指挥下，疯狂南进。在衡山地区与守军打了两天，便于6月23日清晨抢渡（氵米）水。23日夜间，进抵衡阳东南郊区的泉溪，并连夜渡江。24日白天，该师团主力，冒着美军飞机的轰炸扫射，继续强行渡江。渡江后，日军即向衡阳机场进攻，26日占领机场。
湘江西岸。第116师团与东岸日军齐头并进。6月23日到达衡山地区，迅速突破守军防线，于6月26日抵达衡阳附近，并迂回到城之西郊。
同时向南突进的还有第13师团。该路日军在长沙城被攻下时，从江西边镇上粟市地区突向南进，穿过萍乡、攸县、安仁等县境，在衡阳东北方，担任对井岗山地区中国部队的警戒，以保证向衡阳城进攻的日军的侧背安全。
这三个师团的日军，都是在中国军队企图中间堵、两边夹的部队尚未部署到位时，就顺利地突过了险峻地域。犹如排球场上打出的一个漂亮的“时间差”一样。
当日军快速部队在衡阳郊区的进攻打响一天之后，第27、第30两集团军才在渌水以北的湘赣边境山地集结起约十五个师的兵力，向醴陵地区出击。但是，这十多个师的部队，尚未充分展开，即遭到日军第3、第27、第34几个师团的先行攻击，“拳头”尚未举起，就被冲散。
湘江西岸的王耀武集团也没料到日军南下来得如此之快。本来要调集各军与东岸川军夹击敌人的，可是现在，他还未来得及集结部队，东岸部队就被冲散了，而且日军已经在攻衡阳城了。因而，在此夹击日军已失去意义，便令第100军和第74军各一部，跟着日军屁股后头向南追击，又令其他各军迅速向安化、新化、宝庆地区集结，准备去解衡阳之围。
日军围困衡阳的部队先后向孤城发动了三次规模巨大的攻坚作战。
6月28日。
日军一攻衡阳城。
日军第68师团在南面，第116师团在西面，同时向衡阳城发起急攻，意在一举拿下该城。
第10军军长方先觉、参谋长孙鸣玉将军率领所部预10师（师长葛先才）、暂54师（师长饶少伟）、第3师（师长周庆祥）、第190师（师长容有略），守卫衡阳城。
第10军自抗战以来，转战大江南北，将士英勇善战，屡建功勋，是一支以打防守战著名的精锐之师。在三次长沙会战中，该军都担任守卫长沙城的任务，在整个战区的会战中起砒柱中流作队，三次都在十数万日军包围之中，沉着应战，力挫日军锋芒，为第九战区主力的集结、反攻赢得了时间。在常德会战时，刚由预10师师长升任第10军军长的方先觉将军，奉命率部北上增援，在常德南面给敌第3师团以重创。
日军对方先觉的评价是：“方先觉是1941年秋冬第一次和第二次长沙作战时死守长沙的猛将（当时是第10军预备第10师师长），在1943年初冬的常德作战时任第10军长，曾向常德南侧增援，具有与我第11军，特别是与第3、第68师团交战的经验。”
第11军第3师团被日军称为野战优秀兵团，是第11军的精锐之一。第68师团亦是日军精锐，以攻坚见长。专门进行过严格的攻城训练。
衡阳城西南面有无数山坡高地，第10军在这里构筑有四通八达的战壕工事和无数暗堡据点，并将每个山头阵地前的断岩主坡削成九十度陡峭绝壁，进攻者只能架云梯才能向上攀登。
日军首先向这些心头阵地进攻。先以排炮集中轰击，飞机编队俯冲轰炸。
守军在敌机、敌炮狂轰滥炸时，都躲了起来。日军以为阵地已被摧毁，嚎叫着潮水般地向高地扑来。待日军涌到阵地前，突然从山头上甩出铺天盖地的手榴弹，直炸得山下昏天黑地，血肉横飞。
日军的冲锋一下子垮了下来。
接着，日军又在更强大的炮火和大批飞机的轰炸下，连续发动了几次大的冲锋，都被守军用手榴弹给炸了回去。
日军反复冲锋大半天，死伤累累，初战受挫。第68师团长佐久间为人中将十分恼怒，亲自到前沿指挥部队冲锋。正当他高举战刀嚎叫冲锋时，头顶上“嘘”地一声栽下来一颗迫击炮弹，还没等他回过神来，只见火光一闪，轰隆一声，天昏地暗。中将和他的参谋长原氏真三郎大佐，以及师团司令部的许多宫佐、士兵。都躺倒在血泊之中，痛苦地挣扎、蠕动。
第一天的攻击，就这样停了下来。
6月29日。
黎明，一层绛红色的晨光抹遍了整个天际。
城西面。
日军独立山炮第5联队、步兵炮队、速射炮队，一排排大大小小的炮口，悄悄昂起头来，对准山头阵地，一齐吼叫起来。
第68师团新任师团长堤中将指挥师团主力，发起大规模进攻，发誓要一举荡平山头守军。日军蜂涌到山坡下，剪断了阵地前的铁丝网，以为突破了缺口，嚎叫着亡命地朝山上扑。扑了没多远，踩响了连环地雷，只见一道道吓人的闪光，一阵阵惊心动魄的爆炸，冲进去的日军顿时不见了踪影。
太阳从地平线爬起来一杆高，对着岿然不动的守军阵地露出了笑脸。
城南面。
第116师团白天的进攻也跟第68师团一样，一步不前。夜里派出一个联队的兵力搞夜袭，结果，等日军摸到铁丝网处，突然遭到一顿手榴弹好炸，丢下一堆堆死尸败退下来。
6月30日。
日军两个师团的进攻，除在守军阵地前丢下无数死尸外，一无所获。
7月1日，黎明前。
日军集中各种炮火，对城西第一线山头阵地逐一轰击。在百十门炮火一个小时的轰击后，日军突击部队的指挥官们确信守军阵地已被彻底摧毁，胜利完全有把握。这才对着尚未完全亮开的天空射出一颗太阳似的小红球——冲锋信号。
日军又一次朝着守军阵地蜂涌冲去。冲在前面的两个中队，搭上方梯，争相往上爬，眼看就要上阵地了。
突然，从那些被炸得乱七八糟的阵地后面冲出来许多中国军士，手榴弹冰雹似地砸了过来，正往上攀登的那两个中队的日军，转瞬间就被手榴弹的闪光和硝烟全部吞灭，一个也未能生回。
守军越战越沉着、勇敢，他们用手榴弹对付日军的飞机、大炮，把冲锋的日军越放越近，在手榴弹的最有效杀伤距离内打击敌人。
7月1日中午以后，一直到7月2日上午，恼羞成怒的日军，在飞机和炮火的连续猛轰下，冲锋一次跟着一次；许多回，日军爬上云梯，上了山顶阵地，却又被突然冒出来的中国军队的集束手榴弹给炸掉。冲上去的日军，无论多少，全部被手榴弹报销，总是有去无回。
7月2日下午。
日军的炮火哑了，冲锋也停了。只有大群大群的日军飞机还在接连不断地轰炸、扫射和施放毒气。
横山勇接到攻城的两个师团的报告：我军进攻受挫，从6月28日发动攻城以来，已逾五天，未能前进一步，部队伤亡惨重。炮兵部队炮弹已打完，步兵弹药也消耗殆尽，无力再发动进攻。
午夜时，横山勇经请示（火田）俊六总司令官同意，下今停止攻城。同时命令迅速向第一线攻城部队补充兵员和弹药。
日军以奇袭和强袭手段，闪电式推进得十分迅速，但是，企图以奇袭和强袭手段，闪电式攻取衡阳却遭到失败。
7月11日，清晨。
日军二攻衡阳城；
沉寂了八天的的衡阳城，又响起了日军第二次攻城的枪炮声。第68师团和第116师团，在兵员和弹药得到充分补充后，又向守军阵地发起大规模冲锋。
为给地面部队的进攻扫除障碍，日第5航空军出动主力轰炸衡阳城和守军阵地。其轰炸机第6、第44两个战队的主力，在第1飞行团战斗机掩护下，对市区和西南两面的山头阵地进行反复轰炸、扫射，将外围阵地上的据点、工事、战壕几乎摧毁殆尽。守军只好利用敌炸弹创出的一个个弹坑进行顽强抵抗。
更为严重的是，城内所有的有线通讯线路都被敌机和炮火炸毁。方先觉将军同各师、各团的联系中断。各部队之间，虽近在咫尺，却互不了解情况，只能靠传令兵联络。
方先觉已无法在军部指挥全局、只得带着警卫到各阵地上去指挥、督战。
在敌人狂轰滥炸和大军包围之中，守军各部临危不惧，一直保持冷静沉着，施用他们的拿手好戏——手榴弹，将敌人放在近前狠狠炸。
7月13日。
日军第二次攻城又打了三天，仍然未能前进一步，第116师团的攻城主力——步兵第120联队，在联队长和尔大佐指挥下，向山头阵地发动冲锋。在山坡半腰间，遭到从弹坑中突然冒起来的一些中国军官兵的手榴弹狠炸。和尔大佐和许多日军官兵被当场炸毙，冲锋垮了下去。
进攻张家山的日军第2大队足立大队长和该大队5至8中队所有的官佐，全部在进攻中被守军用手榴弹炸死，该大队活着的士兵不足四分之一。
日军只能依靠空中和炮兵的轰炸效果向前一步步推进。即用飞机反复轰炸扫射，炮群集中轰击，将山头上的守军官兵全部炸死，才能占领那个山头，否则，只要阵地上还有一个中国军人，冲锋的日军就要挨手榴弹炸。
7月18日。
第68师团主力志摩旅团推进到小西门外四百米处，旅团的冲锋部队被守军火力压制，趴在地上抬不起头来。
师团炮火急忙给予支援，压制守军人力。支援炮火刚停，日军指挥官一声嚎叫，上千名日军从地上一跃而起，嚎叫着朝守军扑来。等日军近前，守军用手榴弹与敌混战，密集的手榴弹整整炸了一个钟头，冲上去的日军几乎被炸光，守军自己也被炸死、炸伤无数。
由于两军搅成一团，日军炮火无法开炮支援，眼睁睁看着自己的冲锋部队被消灭。这世界上绝无仅有的中国军队之手榴弹肉博战使倍受“武士道”亡命精神熏陶的日军官兵也感到胆寒。
7月19日。
经整整一天一夜的拼死肉搏，第68师团志摩旅团好不容易又向前推进了一百米——离小西门三百米了。
汉口，派遣军前进指挥所。
由于衡阳久攻不下，且伤亡惨重，（火田）俊六总司令十分气恼，在电话上对横山勇进行严厉训斥，并责令其迅速攻下衡阳城。
长沙，第11军前进指挥所。
横山勇放下电话，心里感到万分羞愧，面对作战地图，一愁莫展。
指挥所里，高级幕僚和参谋人员们吵成一团。许多人摇头叹息，认为日军无法攻下这座城市；有的人大吵大闹，说应该赶快痛下决心，放弃攻城战斗，以免徒添伤亡；有的人据理力争，说投入数万大军，攻打了几十天，丢下那么多死尸，现在不攻了，作战部队的士气将因此崩溃，大日本皇军将在世界上威信扫地。因此，再大的牺牲也要再所不惜，攻城的仗还应打下去。
还有的人对攻城的第116师团和第68师团大加贬斥，说事情都砸在这两个无能的师团手上。连横山勇也对这两个师团十分气愤，认为这两个甲种精锐师团，四五万兵力，还配有那么强大的炮兵部队和轰炸机战队，竟然攻不下个衡阳孤城。况且城内仅有中国军一个军，无论从人数上还是从武器装备上，都不及日军一个师团。可见这两个攻城的师团素质之差，攻坚训练之不完善。
实际上，这两个师团一直是日军中的精锐。第68师团不用说，自编入第11军以来，次次出战，都是当着刀刃在用；第116师团因擅长攻坚作战，在1943年常德作战时，特地从第13军调到第11军，师团长岩永中将曾肩负过统一指挥各师团进攻常德城的重任。结果，在他指挥下，曾一度把常德城在地图上给抹掉了。
这两个师团在衡阳城不是打得不凶、不狠，而是中国军队的顽强抵抗比他们更凶、更狠。
7月20日。
横山勇不得不再次下令停止攻城。
衡阳作战已快一个月了，日军最担心的远征军到现在也没出现在湖南的大地上。
原来，当蒋介石签署远征军向北缅反攻的命令后，驻缅日军为对付远征军，迅速抽调兵力，新设了第33军，统辖缅东北战事，专门对付远征军的反攻。5月中旬以后，远征军两个集团军以及预备部队和游击部队，从缅东北向�