我们来看看鄂南方面的作战。9月21日，集结在湖北通城的日军第33师团在师团长甘粕重太郎中将指挥下，在鄂南发起攻势。其目的是从东边避开国 军沿新墙河、汨罗江设置的两道防线，在平江地区与湘北日军主力夹击部署在新墙河、汨罗江防线的国 军第15集团军。日军第33师团是1939年2月才在日本仙台编成的警备专用三单位制师团，第9战区对鄂南方向进行防御的是杨森的第27集团军。日军第33师团由通城南犯后，首先以一部兵力向第79军正面阵地南江桥进行佯攻，同时，另以一部兵力准备绕过幕阜山东侧，经白沙岭向长寿街推进。杨森很快判明日军是企图切断第79军退路，然后加以包围歼灭。他立即向薛岳报告，同时急令通城以南的第20军由西向东侧击日军。薛岳接到报告后十分震惊。这股日军若是与湘北日军会合，那么部署在新墙河、汨罗江防线的第15集团军就会受到夹击，后果不堪设想。于是，他急忙调第8军前往增援，同时命令湘鄂赣边区游击总指挥樊崧甫以大湖山、九宫山方面的部队由南向北尾击和由东向西侧击日军，对日军构成南北夹击和包围的态势。

22日，日军占领麦市西北的高冲、塘湖市、鲤港；23日，日军又对麦市进行围攻。第79军第140师因伤亡过重，撤出麦市。随后在麦市以南地区与赶来增援的第20军第134师并肩作战，继续阻击日军南下。日军在攻占麦市、桃树港后，继续向南攻击前进。第20军第133师在苦竹岭、南楼岭、葛斗山一带设防。但因兵力单薄，在日军的进攻下被迫撤走。次日，第140师1个团经过反攻，夺回南楼岭、葛斗山两高地。日军第33师团被阻止在大白塅、鸡笼山、磐石、箭头、麦市之间，不能前进。于是改向苦竹岭攻击，然后进入修水县的桃树港，向长寿街方向前进。途中又遭到第20军第133师和第134师在白沙岭堵截，第79军第82师和第98师在右侧面的侧击。到桃树港时，又被第140师侧击，伤亡较大，进展缓慢。

30日，日军第33师团攻占朱溪厂，主力进入长寿街、龙门厂、献钟一带，在献钟以西三眼桥与奈良支队先头部队会合。日军两条战线联成一线，但预计包围的国 军15集团军已经后撤。10月2日，日军第33师团开始后撤。后经渣津东攻修水策应第106师团撤退。国 军第79军、第8军、第20军和第30集团军互相配合，多次对撤退的日军进行截击、夹击。10日，撤退的日军退回通山、通城一带原防地。

再来看看湘北方面的作战。第一次长沙会战在湘北主战场打响的时间是9月18日。日军投入进攻的部队是第6师团、奈良支队和上村支队约5万人，向新塘河以北的国 军前沿阵地发起攻击。在湘北方面担任守备的国 军是由关麟征指挥的第15集团军。其部署是：第52军扼守第一道防线，即新墙河防线，配置在右起杨林街、左至洞庭湖东岸的九马嘴一带；第37军守备湘阴以北至洞庭湖东岸的江岸；第73军控制着汨罗江地区，构成第二道防线。

日军在攻下第52军两处警戒阵地的同时，也攻占了第52军在新墙河北岸下燕安、马家院等前进阵地的重要据点。第52军部队被迫撤退到新墙河南岸。关麟征在接到第52军在新墙河北岸全部警戒阵地和前进阵地失陷的报告后，立即命令第37军除留下1个师守备营田外，其余部队都调到新墙河南岸，协同第52军守备新墙河南岸阵地。第37军原防线交给前来增援的第70军守备。

9月23日早上，日军第6师团和奈良支队先是集中80多门火炮向防守新墙河南岸的第52军第2师阵地猛烈炮击。一小时后炮火向国 军阵地纵深延伸，日军第6师团在师团长稻叶四郎中将亲自指挥下，从七步塘附近开始强渡新墙河。但遭到国 军的顽强阻击，日落时分，双方仍在新墙河一线对峙着。

这时候日军参谋迁政信中佐建议上村对营田进行奇袭。9月23日凌晨，日军上村支队在营田登陆成功，然后该支队以机动战船圆阵突破国 军阵地，威胁到中国 军队主力的退路。

日军营田登陆这一招，确实是薛岳和关麟征都没有想到的。营田失守，对关麟征指挥的第15集团军威胁最大，日军第6师团从新墙河正面；奈良支队从右面向他压来，营田上村支队又源源不断地上岸，国 军第15集团军几个军包在中间，陷入三面被围，一面临水之绝境，有被围歼的危险。于是关麟征在征得薛岳的同意后，立即组织各军后撤。这个决心下的非常及时，日军对关麟征的不配合非常不满，大骂关麟征战斗意志薄弱，苦心经营半年到一年的阵地居然都不战放弃。

25日凌晨，日军迫近汨罗江北岸。第52军主力向汨罗江南岸转移。接着日军开始架设浮桥，准备渡过汨罗江。但日军的第一次试渡被汨罗江南岸的守军打退了。于是日军便改变策略。他们派出一部分日军换上中国老百姓的服装，装扮成难民，在中国 军队结合部的间隙中偷渡过江，窜到新市，准备里应外合，配合主力强渡。同一天，日军上村支队也由西向东进犯，并攻占了归义。

第70军奉命对进占新市和归义的日军进行反击，但只克复了归义，新市仍被日军占领着。26日，日军猛攻汨罗江南岸守军阵地，激战整整一天，未能突破守军主阵地。此时日军第33师团仍被第20军顽强阻击在幕阜山福石岭地区，日军企图在平江地区围歼第15集团军的计划破产。

就在冈村宁次为自己围歼第15集团军的计划破产而失望时，薛岳准备在长沙郊区与日军决战的作战方案终于得到了批准。27日，第9战区按照在长沙地区与日军决战的计划调整部署：以第2、第25、第195、第60、第77、第59师共6个师埋伏在福临铺、上杉市、桥头驿地区和长沙及其以东地区；第70军转移到浏阳河以南的株洲、渌口市等地，沿湘赣铁路和渌水布防；第4军占领湘潭、下摄司、渌口市一线；第79军一个师确保幕阜山根据地，2个师协同第20军攻击桃树港的日军第33师团。

28日，日军奈良支队经瓮江向平江迂回，准备策应其第33师团作战。日军第6师团、上村支队由汨罗江畔开始分路南进。上村支队在三姐桥、栗桥陷入第54军第14师、第50师伏击圈；第6师团一部1000余人在福临铺遭第195师伏击，都受到重创。29日，由新市经金井南下的日军第6师团一部3000余人又在石门痕遭到第195师的伏击。数次遭到伏击的日军本想继续南下，无奈心有余而力不足。只有一部日军于30日突破了中国 军队在捞刀河的阵地，占领了长沙以北30多公里的永安市，这是日军此次南侵所到达的最远的地方。

坐镇咸宁指挥作战的冈村宁次自此次会战打响以来，接到的几乎全是属下报捷的消息：赣北第106师团和佐枝支队正按计划向湘北挺进；鄂南第33师团正向汨罗江上游推进；湘北第6师团、奈良支队、上村支队已突破新墙河、汨罗江两道防线，看来拿下长沙已是指日可待了。谁知就在这时候战场形势突然发生急剧变化。赣北日军居然被中国 军队给拖住了后腿而无法前进；鄂南日军虽到达汨罗江上游，与湘北日军主力会合，但中国 军队主力已经后撤；湘北日军在突破国 军两道防线后，中国 军队已经不再死守阵地，而是采取且战且退的较为灵活的战术，而日军则开始不断遭到伏击。这令冈村宁次大惑不解。

冈村宁次一直都把自己看成是“中国通”，对中国的政治、经济、军事、文化等各方面无所不晓，特别是在军事方面，他自认对中国 军队的情况非常了解，就连各个派系间的关系也都了如指掌。自从武汉会战结束以后，他更是潜心研究了他的主要对手-——由薛岳指挥的中国第9战区部队的诸方面特点。所以，对于此次作战，冈村宁次是抱着必胜的信心的。冈村宁次认为，武汉会战后中国 军队的战斗力已日趋下降，不堪一击了。因此，在制定这次作战计划时，他是以1个大队等同于中国 军队1个师的力量来计算战斗力的，而以前则通常以1个联队等同于中国 军队1个师来计算。冈村宁次认为，如果把自己的空中优势和炮火优势加在一起，1个大队完全有把握击败中国 军队的1个师。从以往的作战实践看，中国 军队的1个师确实很少能打败日军的1个大队。

冈村宁次在此次作战中不但低估了中国 军队的战斗力，而且他还忽略了一个更为重要的因素，那就是当地民众的力量。在会战开始前，当地民众在政府的组织下，和中国 军队相配合，把新墙河至捞刀河之间的主要交通要道已全部破坏，就连这一地区间的土地都被翻了一层，完全成为新土，从而使得日军的机械化部队无从施展，其战斗力也就相应地减弱了，甚至后勤也不能完全保证。在这种情况下，冲向长沙只能是冒险，冈村宁次仔细权衡后，最终下达了全线撤退的命令。命令说：“华军顽强，现仍潜伏于汨水、修河两岸地区。本军为避免不利态势，应速向原阵地转进，以图战斗力之恢复，并应严密防备华军之追击。”

从10月1日起，日军开始撤退了。

冈村宁次撤军的决定太出人意料，以至于薛岳在接到日军撤退的报告后，竟不敢相信这是事实。他还等着在长沙郊区与对手一决高下呢。10月1日，进至永安市的日军首先向捞刀河以北撤退。继而，桥头驿、上杉市等地日军相继后撤。

身在前线的关麟征发现了日军撤退的迹象，他当即下令各部跟踪尾追由上杉市撤退的日军，10月2日，第15集团军各部开始追击，当日克复上杉市。3日，第25、第195师追击到达福临铺、金井附近。日军开始向汨罗江北岸退却。4日，第15集团军收复长乐街、汨罗、新市等处。

直到此时，薛岳才断定日军确实在撤退，于是赶紧下令，要求各部队“以现在态势立向当面之敌猛烈追击，务于崇阳、岳阳以南地区捕捉之”，“对敌之收容部队，可派一部监视、扫荡之，主力力行超越追击”。但为时已晚，日军大部已渡过汨罗江。到10月14日，赣北、鄂南、湘北各战场全部恢复到战前态势，第一次长沙会战结束。

第一次长沙会战结束后，日方和中方各自都公布了己方统计的战果：日方声称此战毙、伤、俘国 军48000余人，而日方的伤亡数字仅为3600人；中方则宣称日军死伤3万余人，第九战区的伤亡人数为4万余人。

第一次长沙会战，中国第九战区部队挫败了日军的战役企图，给日军以沉重打击，大大消耗了日军大量人员、装备，使日军显露出发动大规模作战时兵力不足的弱点。中国 军队士气得以提振，抗战必胜的信心进一步增强。