两个集团军的国军将士顾不上作战疲劳，扛着弹药开始跋山涉水进行迂回包围。这个时候一股日军突然转向了东北，冷不丁杀入长沙，长沙此时确已经无兵可用，长沙守将国军十七军军长求援，要求从前线调兵回救长沙，但是李宗仁明白，那一股日军就是把长沙送给他，他也占不了，要是不把眼前的这批日军师团给干掉或者撵走，那长沙就真危险了，所以李宗仁拒绝回援长沙，并且要求第十七军无论如何坚守到最后一个人。可是长沙兵力过于单薄，偷袭长沙的日军多达一个旅团，十七军只有不到一个半师的兵力，没有抵挡了一天时间就被击败，退出长沙！
长沙的失守并没有让李宗仁动摇决心，反而更加坚定了要消灭这一日军师团群的决心，国军的迂回集团军到达新墙河以北的时候，李宗仁联系上了所有的部队，下令全线反击，总共五个集团军，二十余万国军部队开始了反击。在外线的国军游击队和新四军又炸毁了所有的新墙河和捞刀河之间的桥梁道路，从战略上讲，日军的四个师团已经被国军包围在新墙河和捞刀河之间的区域之内。情况的急转直下，让日军总司令阿南惟几心焦不已，下令所有空军倾力支援，所有日军部队开始撤退。接到撤退命令的渡边九太郎不甘心的看着对面仅有的一个国军师，恶狠狠地下令撤退！而这个时候，师长和刘海也接到了反击的命令，即可下令转守为攻，配合第二次长沙会战的二十余万国军，开始了全线反击！
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