9月22日，日军第11师团在坦克的掩护下，突破了中国第一道防线，向长沙城区推进。薛岳立即命令第4集团军和新编第1师从东部山林中出击，对日军进行反包围。
同时，他又调动了第27集团军和第58集团军的部分兵力，从西部和南部对日军进行反攻。日军在四面受敌的情况下，陷入了重重包围之中。我军利用火力优势，对鬼子进行了猛烈的轰击和攻击。
值得一提的是，这一阶段长沙周边地区的道路交通仍然处于严重毁坏状态，日军无法轻松获取大量战备物资。
随着战斗的进行，鬼子连日作战，粮弹损耗很大，战线的不断拉长，使后勤保障困难。又因为日寇大本营正在积极准备发动太平洋战争，“要求作战尽快结束”。所以到10月初的时候，日军不得不选择暂时结束战斗，开始向原驻扎地后撤。
会战开始前，20军133师已收复通城，这时奉命由通城向西南急进，侧击南犯之敌。部队连夜赶到步山桥以东地区，得知日寇主力已经南下，鬼子的飞机则趁机向133师猛烈轰炸，师部亦曾中弹，师部特务连在反击中伤亡惨重。鬼子飞机是小胡子援助的“容克式”飞机，较之日寇在淞沪战场上使用的飞机要先进得多。不仅俯冲投弹与机枪扫射的命中率高，而且其凄厉的尖叫声亦真够先声夺人。此后，133师仍继续向南犯之敌衔尾急追，曾一度前进到捞刀河以北地区。
鬼子主力经福临铺南下击溃罗奇、陈沛、柏辉章等军后，越过金井、高桥继续南犯。其一部经平江至长寿街附近，杨帅总部即经搭桥退驻祖师岩山下的杨坊。
这时，战区长官部已电调驻江西上高的王耀武军火速增援浏阳阻敌南下。王耀武率本军由上高经万载进入湖南浏阳境内，连日急行军，官兵已多有疲劳。
长官部这时发现日寇骑兵先头已到黄花市。当时若令王耀武军在浏阳河构筑工事，沿河布防，尚可阻敌前进。但薛岳偏令王耀武军向黄花市跑步前进；王耀武军以廖龄奇师任前卫，奉命跑步前进，刚到浏阳前方不远，即与日寇骑兵遭遇。既不明了敌情、也不熟悉地形，部队又不及展开，士兵更喘不过气来。一遇日寇骑兵冲击，顿时次序大乱，互相践踏，全部溃败。