大雲山戰鬥是這次會戰前奏，雖不是會戰正式開始，卻持續了十天，發展到相當大規模。大雲山位於新牆河以北數公裏處，是第九戰區的重要前進陣地之一，山頂由第4軍一個加強營守備，其西側為第4軍第102師第306團，東側為第58軍新編第11師的一個步兵營。
會戰前，守軍不斷派出小部隊向日軍後方襲擊，破壞其交通設施。
日軍第11軍為準備會戰，掩護主力向新牆河以北集中並隱蔽展開、占領較大的渡河地帶，命令原在嶽陽守備的第6師團，對大雲山進行掃蕩，解除其側後威脅。
9月7日晨，第6師團第23、第45聯隊在航空兵支援下，向大雲山北側進攻，遭到守軍阻擊後向東南側迂迴；其第13聯隊向大雲山西側進攻，與守軍第102師發生激戰。8日至9日，日軍第6師團主力繼續向大雲山東側猛攻，守軍雖奮力抵抗，但在日軍強大火力猛攻下，阻擊無效，即棄守大雲山。
10日，第6師團主力完成掃蕩任務，撤離大雲山，向桃林方向集結，其第13聯隊則在甘田、團山坡附近被中國第102師和第59師一部所阻，陷於苦戰。
同日，中國第58師收複大雲山陣地，向大雲山增援的第37軍第60師也到達戰場，第27集團軍遂令新編第10師、第59師、第60師圍殲當麵日軍，定於次日拂曉開始攻擊。
11日，正當這三個師與第13聯隊激戰時，由鹹寧西進的日軍第40師團重鬆支隊趕到甘田，接應第13聯隊向草鞋嶺撤走。12日至14日，中**隊繼續向重鬆支隊進攻，雙方在甘田、團山坡的狹小區域內互相爭奪，傷亡均重。
15日，日軍又令荒木支隊增援，戰鬥極為激烈。
這時第九戰區發現日軍已有四個師團以上兵力集結於湘北，日軍即有向長沙發動大規模進攻的跡象，遂令第27集團軍主力向新牆河以南轉移，大雲山戰鬥至此結束。
9月17日，日軍調往湘北的部隊已全部集結完畢，進入進攻出發地。
第11軍新任司令官阿南惟畿召開司令部人員會議，說明作戰意圖。
他說：“這次作戰行動代號為‘加號作戰’。上一次長沙作戰之所以沒有取得較大戰果，原因在於兵力分配得過於分散，沒有突出主攻方向，因而形不成強大的衝擊力和殺傷力。
這次作戰，我決定將進攻部隊部署於狹窄的正麵，以期進行縱深突破。我軍44個大隊及322門火炮並列展開於新牆河以北僅20公裏寬的正麵上，以形成強大而不可阻擋的衝擊力和殺傷力，一舉突破敵軍第一線陣地。僅派平野支隊乘船溯湘江南下，進攻青山、營田，掩護其右側翼，並策應正麵主力作戰。並將留在贛北和鄂南的兵力全部擺在湘北正麵戰場。”
“啊！”有人不由自主地驚唿一聲。
阿南惟畿繼續說：“作戰風格是由指揮員性格決定的，顯然我和岡村君風格是不同的。大本營大陸令第538號命令：中國派遣軍總司令為完成當前任務，在華中方麵可暫時超越規定的作戰地區進行作戰。”
阿南頓了頓又說，“各部隊進攻出發位置是：平野支隊位於嶽陽附近；第4師團位於三港嘴北側；第26旅團（早淵支隊）位於青鳳驛附近；第3師團位於筻口附近；第6師團、江藤支隊位於草鞋嶺附近；第40師團位於馬家橋附近；荒木支隊位於甘田附近。”
第九戰區在新牆河南岸的守軍是：第4軍第59、第102、第90師及第37軍第60師，大都是經過大雲山戰鬥，於18日拂曉前，才從新牆河北岸撤迴而倉促進入陣地的。第58軍、第20軍奉命加入新牆河南岸布防，尚未到達指定位置。
9月18日拂曉，日軍發動全線攻擊，在炮、空火力支持和戰車協同下強渡新牆河。
第4軍各師憑借既設陣地抗擊日軍。第102師正麵抗擊日軍第3、第4、第6師團的集中攻擊，戰鬥尤為激烈。數小時後，日軍渡河成功，先後突破第102師和第90師防線，而59師防線也岌岌可危。
原定堅守三天的第一線陣地，想不到不到半天竟被日軍突破，新牆河失守。薛嶽無奈，隻得下令第4軍和第37軍第60師，即轉入長湖東、西第二線陣地，繼續抵抗。
會戰前，守軍不斷派出小部隊向日軍後方襲擊，破壞其交通設施。
日軍第11軍為準備會戰，掩護主力向新牆河以北集中並隱蔽展開、占領較大的渡河地帶，命令原在嶽陽守備的第6師團，對大雲山進行掃蕩，解除其側後威脅。
9月7日晨，第6師團第23、第45聯隊在航空兵支援下，向大雲山北側進攻，遭到守軍阻擊後向東南側迂迴；其第13聯隊向大雲山西側進攻，與守軍第102師發生激戰。8日至9日，日軍第6師團主力繼續向大雲山東側猛攻，守軍雖奮力抵抗，但在日軍強大火力猛攻下，阻擊無效，即棄守大雲山。
10日，第6師團主力完成掃蕩任務，撤離大雲山，向桃林方向集結，其第13聯隊則在甘田、團山坡附近被中國第102師和第59師一部所阻，陷於苦戰。
同日，中國第58師收複大雲山陣地，向大雲山增援的第37軍第60師也到達戰場，第27集團軍遂令新編第10師、第59師、第60師圍殲當麵日軍，定於次日拂曉開始攻擊。
11日，正當這三個師與第13聯隊激戰時，由鹹寧西進的日軍第40師團重鬆支隊趕到甘田，接應第13聯隊向草鞋嶺撤走。12日至14日，中**隊繼續向重鬆支隊進攻，雙方在甘田、團山坡的狹小區域內互相爭奪，傷亡均重。
15日，日軍又令荒木支隊增援，戰鬥極為激烈。
這時第九戰區發現日軍已有四個師團以上兵力集結於湘北，日軍即有向長沙發動大規模進攻的跡象，遂令第27集團軍主力向新牆河以南轉移，大雲山戰鬥至此結束。
9月17日，日軍調往湘北的部隊已全部集結完畢，進入進攻出發地。
第11軍新任司令官阿南惟畿召開司令部人員會議，說明作戰意圖。
他說：“這次作戰行動代號為‘加號作戰’。上一次長沙作戰之所以沒有取得較大戰果，原因在於兵力分配得過於分散，沒有突出主攻方向，因而形不成強大的衝擊力和殺傷力。
這次作戰，我決定將進攻部隊部署於狹窄的正麵，以期進行縱深突破。我軍44個大隊及322門火炮並列展開於新牆河以北僅20公裏寬的正麵上，以形成強大而不可阻擋的衝擊力和殺傷力，一舉突破敵軍第一線陣地。僅派平野支隊乘船溯湘江南下，進攻青山、營田，掩護其右側翼，並策應正麵主力作戰。並將留在贛北和鄂南的兵力全部擺在湘北正麵戰場。”
“啊！”有人不由自主地驚唿一聲。
阿南惟畿繼續說：“作戰風格是由指揮員性格決定的，顯然我和岡村君風格是不同的。大本營大陸令第538號命令：中國派遣軍總司令為完成當前任務，在華中方麵可暫時超越規定的作戰地區進行作戰。”
阿南頓了頓又說，“各部隊進攻出發位置是：平野支隊位於嶽陽附近；第4師團位於三港嘴北側；第26旅團（早淵支隊）位於青鳳驛附近；第3師團位於筻口附近；第6師團、江藤支隊位於草鞋嶺附近；第40師團位於馬家橋附近；荒木支隊位於甘田附近。”
第九戰區在新牆河南岸的守軍是：第4軍第59、第102、第90師及第37軍第60師，大都是經過大雲山戰鬥，於18日拂曉前，才從新牆河北岸撤迴而倉促進入陣地的。第58軍、第20軍奉命加入新牆河南岸布防，尚未到達指定位置。
9月18日拂曉，日軍發動全線攻擊，在炮、空火力支持和戰車協同下強渡新牆河。
第4軍各師憑借既設陣地抗擊日軍。第102師正麵抗擊日軍第3、第4、第6師團的集中攻擊，戰鬥尤為激烈。數小時後，日軍渡河成功，先後突破第102師和第90師防線，而59師防線也岌岌可危。
原定堅守三天的第一線陣地，想不到不到半天竟被日軍突破，新牆河失守。薛嶽無奈，隻得下令第4軍和第37軍第60師，即轉入長湖東、西第二線陣地，繼續抵抗。