日軍第三師團首先向汨羅江北岸河夾塘、南渡的第九戰區第九十九軍的防禦陣地發起了進攻，第九十九軍的兩個連官兵在日軍的猛烈攻擊下，與防禦陣地同歸於儘後，被日軍第三師團的進攻部隊突破了陣地。
當日下午，日軍第三師團的大部隊開始強渡汨羅江，在與第九戰區第九十九軍的防禦部隊激戰了一天後，日軍第三師團大部分成功渡過了汨羅江，而第九戰區第九十九軍在陣地被日軍第三師團突破後，便全軍撤退至粵漢鐵路以西的大路鋪、淥塘鋪及大娘橋、新開市一線，
而日軍第三師團在突破了第九戰區第九十九軍在汨羅江南岸的防線後，隨即根據第十一軍司令部製定的作戰計劃，在大娘橋一線轉向往東共計前進，準備對第九戰區第三十七軍形成合圍之勢。
第九戰區第三十七軍的正麵，是日軍第六師團和第四十師團，這兩支日軍部隊分彆在新市和長樂街向第三十七軍的防禦陣地發起了猛攻，但在第三十七軍官兵們的頑強阻擊下，加上連日來的雨雪，河水暴漲，根本無法渡過汨羅江。
直至兩天後，天空稍微放晴下，日軍第六師團和第四十師團才在空軍的掩護下完成浮橋架設，開始渡河。
日軍第六師團和第四十師團渡過汨羅江後，分彆從孝順嶺和長樂街向南攻擊前進，而第三師團派出的迂回部隊則是在空軍飛機的掩護下向東快速的攻擊前進，準備包圍第三十七軍。
第三十七軍麵對日軍如此多的兵力猛攻，全軍官兵殊死作戰，與日軍攻擊部隊力進行白刃戰，用儘一切手段堅守著自己的防禦陣地，在一些防禦陣地失守後，第三十七軍的官兵們仍然利用周圍的有利地形，潛伏在山地中繼續對敵襲擊。
慘烈的戰鬥持續到了午夜時分，第三十七軍各部官兵損失慘重，防禦陣地也已經是殘破不堪了，於是，第三十七軍開始利用夜色的掩護，向東轉移至浯口、孫家山、朱公源一帶山地，來到日軍進攻部隊的側翼，從側翼向日軍的進攻部隊進行襲擾攻擊。
至此，日軍第十一軍的進攻部隊已經攻占了汨羅江南岸的大部分地區，華夏政府第九戰區的守軍部隊則是在完成了戰區司令部的作戰命令後，轉移至東西兩側山地中，準備從側翼開始襲擾日軍的進攻部隊。
其實，在日軍第十一軍的進攻部隊突破華夏政府第九戰區在汨羅江南岸的防線之前，日軍第二十三軍已占領了港島，因此，日軍第十一軍實際上已接近完成了此次發起第三次長沙會戰攻勢的目標了。
但日軍第十一軍司令官阿南惟幾中將在製定此次作戰計劃時就有趁勢攻占長沙城的想法，在日軍第十一軍進攻部隊在突破汨羅江之前，日軍第十一軍司令官阿南惟幾中將就開始和第十一軍司令部的部下們進行了討論。
日軍第十一軍司令官阿南惟幾中將對部下們說明了進攻長沙的必要性，他認為如果這次趁機占領長沙城的話，可以給予華夏政府最大的軍事威脅，其次，可以把華夏政府正在向華夏南方集結的兵力牽製在湘北和北方地區，讓華夏政府有一種湘省隨時可能受到日軍全麵占領的擔憂。
另外，還能對外表明，現在的日軍還是有相當強大的進攻餘力的，還能讓湘省的民眾感到華夏政府的軍隊不足依靠，對華夏民眾的抗戰信心是一個很好的打擊，可以非常有力的促使華夏政府的投降。
同時，第三師團由於攻擊比較順利，便向日軍第十一軍司令部提出繼續向南攻擊，進攻長沙的問題，而且，日軍的空軍偵察也向日軍第十一軍司令部報告說，華夏軍隊正向長沙城方向潰退。
於是，日軍第十一軍司令官阿南惟幾中將決定改變原定圍殲華夏政府第九戰區第三十七軍的作戰計劃，命令東進途中的日軍第三師團轉向，朝南向長沙城方麵追擊支那政府第九戰區潰退的部隊。
命令第六師團的主力部隊向長沙東麵攻擊前進，同時派出一部分部隊向長沙方向追擊支那軍隊的潰兵。
命令第四十師團向金井進軍，這樣，日軍第十一軍因為司令官阿南惟幾中將個人決斷，在戰爭進行之中臨時改變原定計劃，將攻占長沙城作為了此次會戰的最後作戰目標。
日軍第十一軍司令官阿南惟幾中將的這個決定也在第十一軍司令部中引起不同意見，特彆是後勤部門的軍官，他們任務這樣臨時修改作戰目標，會給進攻部隊的後勤供給造成非常多的困難。
負責長沙城防禦的是新二十二軍，由於在日軍第十一軍準備發動此次攻勢的時候，第九戰區司令薛長官就已經預判到了日軍將會進攻長沙，因此命令新二十二軍不斷的堅固長沙城中的防禦工事。
整個長沙城西麵以湘江為依托，北、東、南三麵形成一個半圓形，由外圍向城裡層層構築工事。長沙城東北一線守備由新100師負責，東南一線由新210師負責，新211師負責進駐長沙城垣，擔任核心守備任務。
而湘江西岸的嶽麓山有瞰製長沙城的地勢，第九戰區命令第七十三軍負責防守嶽麓山，與新二十二軍隔江呼應，共同對付日軍第十一軍的進攻部隊。
在日軍第十一軍的進攻部隊開始轉向往長沙城方向攻擊前進後，政府最高層也是給第九戰區司令薛長官發來電報，在電報中，政府最高層要求薛長官在長沙城附近與日軍進攻部隊決戰時，要防備日軍以一部分兵力對長沙城進行牽製，隨後集中主力部隊強行與第九戰區在外線的部隊提前決戰，然後在解決了外線的第九戰區部隊後，再集中兵力圍攻長沙。
政府最高層覺得薛長官應該把外線的部隊放到距離長沙戰場較遠地區，保持外線的有利態勢，這樣確保外線部隊的機動和自由，迫使日軍進攻部隊隻能先攻長沙城。
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