日軍第3、第4師團及早淵支隊，沿粵漢鐵路兩側地區迅速向南突進，第3師團一部迂迴到第4軍側後。日軍平野支隊也搭乘海軍艦艇，沿洞庭湖東側前進到湘江口的青山附近登陸，與主力協同，向守軍第99軍展開進攻。
至16時，第4軍第二線陣地又被日軍突破。該軍軍長歐震鑒於日軍兵力占優勢，攻擊猛烈，且有空中支援，正麵阻擊已不能奏效，遂令各師逐次掩護，向關王橋以東山地轉移，占領有利陣地，以便爾後機動或側擊日軍。
為加強湘北主戰場力量，18日夜，薛命令第72軍從修水、三都地區西進至通城附近，並令暫編第54師，準備擔任該方麵反擊作戰；令第20軍（缺暫編第54師）進至王安屋、朱公橋方麵，協同第58軍、第4軍向西側擊渡河南進日軍。
同時，薛嶽向軍委會提出，調三至四個軍馳援湘北作戰。
19日，日軍第4、第3、第6師團快速向南突進，傍晚分別到達汨羅江北岸的石頭鋪、長樂街附近；第6師團以一部從磨刀石渡河，與南岸守軍第37軍在顏家鋪、浯口一帶交戰。
這時，汨羅江南岸守軍隻有第37軍和99軍。
9月18日，薛嶽根據預定的在汨羅江兩岸與日軍決戰、反擊而殲滅日軍的計劃，命令第37軍守備浯口至駱公橋之線；第99軍的第99師守備駱公橋以西、營田至湘陰之線；第92師推進至三姐橋以北，占領陣地阻擊日軍；第26軍主力由瀏陽開赴金井附近；第72軍調往平江，準備作戰。
隨後，薛嶽又令第27集團軍各軍，向汨羅江以北日軍側背的長樂街、磨刀石、歸義、新市等地攻擊，遲滯日軍南進；令第26軍由金井向甕江推進；令在衡山、淥口的第10軍向高橋、金井一帶開進。
但是，薛嶽9月18日發給各集團軍、各軍的電報，被日軍特種情報部門竊收並破譯。日軍第11軍原定沿長（沙）嶽（陽）公路突進至汨羅江南岸後，將主力第3、第4師團使用於戰場西部（湘江方麵）。司令官阿南惟畿獲悉，薛嶽以四個師守備汨羅江既設陣地，而將主力置於戰場東部的甕江等地側擊日軍的情報後，立即改變作戰部署：
令第3、第4師團逐次轉向浯口、甕江東側陣地；令第40、第6師團從東麵山地迂迴，對中**隊第37、第26、第10軍形成合圍態勢，予以殲滅。
9月20日，軍委會電令：第九戰區固守湘江兩岸及汨羅江南各陣地，加強抵抗，保持主力於外翼，力求攻擊敵之側背；令第三、第五戰區乘虛向當麵之敵攻擊，以策應第九戰區作戰。令第六戰區向荊州、宜昌地區日軍積極襲擊，相機收複宜昌。23日開始實施。
同日，日軍第4、第3、第6師團及早淵支隊從駱公橋、新市、磨刀石、浯口等渡河點強渡汨羅江，突破第37軍前進陣地。守軍向主陣地撤退。日軍第40師團配屬荒木支隊，擊退第4軍側擊後，留江藤支隊掩護補給線，主力轉向新官橋、甕江以東地區，預定經平江迂迴前進。
9月22日，日軍在航空兵支援下向第37軍主陣地攻擊。激戰三天。至24日，日軍第3、第4師團突破守軍主陣地，將第95師、第140師包圍。第37軍兩師傷亡甚重，奉命突圍向麻林市方向轉移。
9月21日，日軍第6師團從浯口向甕江北側轉進，與剛到達戰場的第26軍遭遇。日軍憑借優勢兵力逼進，向第26軍第44師右翼包圍。第26軍令第32師向浯口日軍側後攻擊，恰巧與第32師團後續部隊遭遇，激戰至23日，第32師傷亡較大而被迫後退，第26軍有被分割之危險。
薛嶽即令第26軍以蒲塘為中心，各師靠攏阻擊日軍。第26軍立即調整部署，令第32、第41、第44師在蒲塘四周構成環形防禦。
24日，日軍第40師團也加入對第26軍攻擊。25日夜，日軍從東正麵和南正麵突入第26軍陣地。第26軍奉命向金井東南地區轉移，與由平江南下的第72軍協力作戰。
這時從衡陽、淥口北上的第10軍已到達戰場，奉命在高橋、金井、福臨鋪一線占領陣地。9月24日，由浯口附近突圍南進的第37軍第140師轉進到金井附近，日軍第3師團沿長嶽公路追來，日軍第6、第40師團也繞過第26軍右翼進至金井附近，與第10軍遭遇。
24日上午，日軍第3、第6師團在航空兵支援下，分別向第10軍的預備第10師、第190師發起攻擊。25日，日軍第3師團占領福臨鋪。第4師團、早淵支隊也已趕來，開始向第10軍第3師攻擊。
戰至26日，第10軍各師陣地先後被日軍突破，金井、栗橋失陷。該軍一部向金井東北日軍後方轉進，主力奉命向撈刀河以南朗梨市轉移，收容整頓。
在此期間，薛嶽曾命令第27集團軍所屬第4、第20、第58軍，向日軍側後攻擊，但未能到達切斷日軍補給線、遲滯其南進之目的。
從9月18日拂曉，日軍第11軍發起全線攻擊，在炮兵、航空兵強大火力支援下強渡新牆河，一舉突破河南岸守軍第4軍陣地，迅速向汨羅江沿岸突進。20日，突破汨羅江南岸守軍第37軍陣地。25日，突破蒲塘附近守軍第26軍陣地。26日，突破金井附近守軍第10軍陣地。開戰不到十天，日軍竟一連擊潰中國三支大軍，乘勢向南突進。
第九戰區司令長官薛嶽預定在汨羅江兩岸（主要是汨羅江以南），與日軍決戰並殲滅其主力的計劃，不但沒能實現，在此方向擔任守備的各軍，反被日軍各個擊破而損失慘重。
至16時，第4軍第二線陣地又被日軍突破。該軍軍長歐震鑒於日軍兵力占優勢，攻擊猛烈，且有空中支援，正麵阻擊已不能奏效，遂令各師逐次掩護，向關王橋以東山地轉移，占領有利陣地，以便爾後機動或側擊日軍。
為加強湘北主戰場力量，18日夜，薛命令第72軍從修水、三都地區西進至通城附近，並令暫編第54師，準備擔任該方麵反擊作戰；令第20軍（缺暫編第54師）進至王安屋、朱公橋方麵，協同第58軍、第4軍向西側擊渡河南進日軍。
同時，薛嶽向軍委會提出，調三至四個軍馳援湘北作戰。
19日，日軍第4、第3、第6師團快速向南突進，傍晚分別到達汨羅江北岸的石頭鋪、長樂街附近；第6師團以一部從磨刀石渡河，與南岸守軍第37軍在顏家鋪、浯口一帶交戰。
這時，汨羅江南岸守軍隻有第37軍和99軍。
9月18日，薛嶽根據預定的在汨羅江兩岸與日軍決戰、反擊而殲滅日軍的計劃，命令第37軍守備浯口至駱公橋之線；第99軍的第99師守備駱公橋以西、營田至湘陰之線；第92師推進至三姐橋以北，占領陣地阻擊日軍；第26軍主力由瀏陽開赴金井附近；第72軍調往平江，準備作戰。
隨後，薛嶽又令第27集團軍各軍，向汨羅江以北日軍側背的長樂街、磨刀石、歸義、新市等地攻擊，遲滯日軍南進；令第26軍由金井向甕江推進；令在衡山、淥口的第10軍向高橋、金井一帶開進。
但是，薛嶽9月18日發給各集團軍、各軍的電報，被日軍特種情報部門竊收並破譯。日軍第11軍原定沿長（沙）嶽（陽）公路突進至汨羅江南岸後，將主力第3、第4師團使用於戰場西部（湘江方麵）。司令官阿南惟畿獲悉，薛嶽以四個師守備汨羅江既設陣地，而將主力置於戰場東部的甕江等地側擊日軍的情報後，立即改變作戰部署：
令第3、第4師團逐次轉向浯口、甕江東側陣地；令第40、第6師團從東麵山地迂迴，對中**隊第37、第26、第10軍形成合圍態勢，予以殲滅。
9月20日，軍委會電令：第九戰區固守湘江兩岸及汨羅江南各陣地，加強抵抗，保持主力於外翼，力求攻擊敵之側背；令第三、第五戰區乘虛向當麵之敵攻擊，以策應第九戰區作戰。令第六戰區向荊州、宜昌地區日軍積極襲擊，相機收複宜昌。23日開始實施。
同日，日軍第4、第3、第6師團及早淵支隊從駱公橋、新市、磨刀石、浯口等渡河點強渡汨羅江，突破第37軍前進陣地。守軍向主陣地撤退。日軍第40師團配屬荒木支隊，擊退第4軍側擊後，留江藤支隊掩護補給線，主力轉向新官橋、甕江以東地區，預定經平江迂迴前進。
9月22日，日軍在航空兵支援下向第37軍主陣地攻擊。激戰三天。至24日，日軍第3、第4師團突破守軍主陣地，將第95師、第140師包圍。第37軍兩師傷亡甚重，奉命突圍向麻林市方向轉移。
9月21日，日軍第6師團從浯口向甕江北側轉進，與剛到達戰場的第26軍遭遇。日軍憑借優勢兵力逼進，向第26軍第44師右翼包圍。第26軍令第32師向浯口日軍側後攻擊，恰巧與第32師團後續部隊遭遇，激戰至23日，第32師傷亡較大而被迫後退，第26軍有被分割之危險。
薛嶽即令第26軍以蒲塘為中心，各師靠攏阻擊日軍。第26軍立即調整部署，令第32、第41、第44師在蒲塘四周構成環形防禦。
24日，日軍第40師團也加入對第26軍攻擊。25日夜，日軍從東正麵和南正麵突入第26軍陣地。第26軍奉命向金井東南地區轉移，與由平江南下的第72軍協力作戰。
這時從衡陽、淥口北上的第10軍已到達戰場，奉命在高橋、金井、福臨鋪一線占領陣地。9月24日，由浯口附近突圍南進的第37軍第140師轉進到金井附近，日軍第3師團沿長嶽公路追來，日軍第6、第40師團也繞過第26軍右翼進至金井附近，與第10軍遭遇。
24日上午，日軍第3、第6師團在航空兵支援下，分別向第10軍的預備第10師、第190師發起攻擊。25日，日軍第3師團占領福臨鋪。第4師團、早淵支隊也已趕來，開始向第10軍第3師攻擊。
戰至26日，第10軍各師陣地先後被日軍突破，金井、栗橋失陷。該軍一部向金井東北日軍後方轉進，主力奉命向撈刀河以南朗梨市轉移，收容整頓。
在此期間，薛嶽曾命令第27集團軍所屬第4、第20、第58軍，向日軍側後攻擊，但未能到達切斷日軍補給線、遲滯其南進之目的。
從9月18日拂曉，日軍第11軍發起全線攻擊，在炮兵、航空兵強大火力支援下強渡新牆河，一舉突破河南岸守軍第4軍陣地，迅速向汨羅江沿岸突進。20日，突破汨羅江南岸守軍第37軍陣地。25日，突破蒲塘附近守軍第26軍陣地。26日，突破金井附近守軍第10軍陣地。開戰不到十天，日軍竟一連擊潰中國三支大軍，乘勢向南突進。
第九戰區司令長官薛嶽預定在汨羅江兩岸（主要是汨羅江以南），與日軍決戰並殲滅其主力的計劃，不但沒能實現，在此方向擔任守備的各軍，反被日軍各個擊破而損失慘重。