正是因为得到了畑俊六的大力支持，横山勇计划内预备用以攻击衡阳的第68师团及第116师团，在长沙尚在激战之际即渡过浏阳河南下。
张小虎弃守长沙时，日军的这两个师团就已进至株洲及其以东的清江铺地区，尔后准备沿湘江两岸向南快速推进，直趋衡阳，国军90师陈侃部击毙日军中将师团长佐久间为人，也正是因为68师团的主力已然南下，而他过于托大，只带了不到一个旅团的兵力，才让这个原本要背负死罪的家伙，反而立下了一大奇功。日军68师团没了师团长，横山勇一面请求身在武汉的畑俊六派出接任者，一面命令让116师团师团长岩永汪暂时负责指挥这两个师团。
没有直接参与攻击长沙的东路日军第3师团及第13师团，在占领浏阳后，又马不停蹄地继续向醴陵和江西萍乡攻击，并伺机向攸县、安仁、耒阳（耒县）推进攻击。
三路日军中，惟有西路日军第40师团被孙玉民部重创，死守在湘乡城内，不得不停滞下来。
长沙失守后，老蒋虽然震怒，可也没有急着去追究责任，他还得靠着这帮被他骂为“饭桶”的家伙，去保卫衡阳，阻击日寇继续深入。他亲自给第九战区下达了作战命令，并且给据守衡阳的方先觉发来私电：此次衡阳之得失，实为国家存亡所关，决非普通之成败可比。希弟安心死守，余必督促陆空军助弟完成空前大业！
老蒋的话虽然说得好听，可是实际上，衡阳保卫战开始之后，他费尽心思组织的两次救援，却都最终无功而返，以致于绝望之余的方先觉，给蒋介石、薛岳等分别发出告急电：“衡阳危在旦夕，个人事小，国家事大，救兵如救火，无论如何请派一团兵力，冲进城来，我们自有办法。”
然而，任凭方先觉是如何地企求，始终都没有一连一排的兵力冲进来，终于在确实无力坚守衡阳城，被迫选择投降这条路时，对着所部几个师长叹道：“不是我们对不起中华民国，而是中华民国对不起我们，不是我们不要中华民国，而是中华民国不要我们。”
当然，这是后话，此处暂且不表。
横山通过各种情报，再根据前三次长沙会战时，中国军队的集结、调动和战术等等各方面的信息，基本上判断出薛岳集中兵力分由东、西两面实施夹击的战役企图。
既然知道了中国军队的意图，横山勇这只老狐狸怎么会不作出针对性的部署，他命令东、西两路日军集结兵力，加强对醴陵、宁乡方面的作战，以掩护中路日军进攻衡阳。
东路日军第13师团在师团长赤鹿理的指挥下，率先占领了醴陵，然后65联队继续南下，其部主力折而向东进攻，在刘公庙附近重创奉薛岳命令意图夹击日军的国军丁治磐部第26军，并迫使鲁道源部第58军和傅翼部第72军向东撤退，并且一路势如破竹般地攻击前进，江西萍乡也被赤鹿理强势占领。和90师师长陈侃的好运比起来，鲁道源真是霉到家了，他部58军在向东撤退的过程中，遭遇了山本山男的日军第3师团主力，在萍乡以北地区被日军切断成了几块，一番血战后，58军受到重创，鲁道源只得再次率部后撤，再也无力执行薛岳夹击日军的命令。
也就是说薛岳和老蒋意图由第十军和十二军坚守衡阳，然后各部从周边夹击、中心开花的战术，此时实际上已经是宣告破产。