株州，第34师团、第5师团、第17旅团负责对长沙进攻。第6战区也在调整部署，第9战区司令长官薛岳南下衡阳，湘江以西及长沙的防卫交给杜聿明指挥，杜聿明把指挥部搬到了岳麓山，第200师也从沅江调了过来防守岳麓山，第96师、第49师也调整到了湘江以西布防。第74军留下第58师配属第73军，余部南下湘潭在湘江以西布防。
日军第58师团、第17旅团发起对长沙的进攻，第4军顽强抵抗，岳麓山上的炮兵阵地俯?长沙战场，150㎜炮弹精准落到日军人群中，对日军攻城部队造成了重大伤亡。为消除这一威胁，第34师团试图偷渡湘江攻占岳麓山，但第5军、第73军严密防控，第34师团不但没有得逞还损兵折将，最大的一次偷渡一个大队都围歼在湘江西岸，第34师团被追能放弃，参与到长沙城的进攻。
杜聿明不断派部队支援东岸长沙城，保证长沙城第4军的弹药补给。日军久攻不下，长沙城成为了战场摷肉机，第68师团到达后也加了长沙城的围攻，轮番攻击之下长沙城被炸成了一片废墟，日军为攻占长沙损失达到余人。第68师团师团长佐久间为人想到了一个歹毒的主意，抓捕长沙周边大量中国老百姓，强迫老百姓随着日军出击。
杜聿明见长沙城已丢失了绝大部分，第4军被压缩在大西门、太平门一带，我军杀伤日军有生力量的目标已经实现。经军委会同意，决定放弃东岸长沙城。杜聿明认为只要西岸制高点岳麓山不丢失，长沙就不能算完全丢失，东岸长沙城也始终在岳麓山炮兵阵地威胁之下。