胡家坪、畔衝不斷有傷亡的將士從陣地上抬下去，又不斷有新2軍的將士前仆後繼奔向戰場。胡家坪、畔衝一帶成了絞肉機。中、日兩軍都死傷慘重，但陣地依然牢牢掌握在新2軍的手中，第3師團、第37師團相距不過2公裡，但始終無法會合。
湘江西岸圍殲第68師團的戰鬥已經結束，顧不上打掃戰場，薛嶽立即命令第74軍支援衡陽東，第8軍也暫時不去寧鄉了，與第74軍一道過了湘江。
橫山勇慌了手腳，他手中已經無兵可派了。橫山勇緊急向中國派遣軍司令煙俊六求援，煙俊六緊急抽調駐守南京的第15師團主力，沿長江乘船前往湖南長沙。同時電令岡村寧次南下，接替橫山勇指揮。為避免臨陣換將產生混亂，保留了橫山勇第11軍司令官職務，命令還由他來簽發來，但指揮權劃歸岡村寧次。
岡村寧次一直在關注衡陽戰況，衡陽戰局的突變也出乎他的意外，當第116師團被圍攻時，他曾致電橫山勇，委婉提出放棄第116師團，橫山勇拒絕了。岡村寧次也非常理解橫山勇的選擇，皇軍還從來沒有放棄過一個師團的曆史。岡村寧次接到畑俊六的電報，立即坐飛機南下，來到前進指揮部，見到了滿頭白發的橫山勇，橫山勇已被衡陽突變擊垮了。岡村寧次急忙向橫山勇了解了衡陽當前的形勢，他也呆住了。
這時一份電報又送到橫山勇案頭，這是第37師發回的電報，曾家碼頭遭到第8、74軍攻擊，泉溪遭到新6軍攻擊。岡村寧次與橫山勇麵麵相覷。難題擺到了岡村寧次的麵前。是保證第37師團的安全，還是執意解救第3師團、第34師團2個聯隊及第8師團殘部。這個決心不好下。橫山勇望著岡村寧次，岡村寧次內心在煎熬，此時他充分體會到橫山勇當時的心情。兩人沉默半個小時，岡村寧次最終下定決心，命令第37師團保證曾家碼頭的安全。橫山勇已經知道岡村寧次拋棄了南線以第3師團為主力的日軍，這個決定橫山勇也不知道是對是錯，但他知道下這個決定的艱難，下了這個決定後就意味著後麵不任戰局如何，岡村寧次都將在戰後遭受指責，可能指責還是最輕的。橫山勇想到如果他當初下令拋棄第116師團，如今第3師團絕對不會被圍。橫山勇簽署了命令，他對岡村寧次言道："這個決定是在您來之前我作的決定，我負完全責任。"
衡陽東第37師團按照命令退守曾家碼頭，最終被第8軍、第74軍逼過了洡水，退回了泉溪。第37師團退回泉溪後，立即攜第34、58師團殘部向北退卻，新6軍跟在第37師團之後不斷收複失地。
戴海歐新2軍鬆了一口氣，被日軍南北夾擊的滋味不好受。短短5天的時間，新2軍人員傷亡已超過了6成。以第3師團為主力的南線日軍徹底成為了一支孤軍，麵對國軍8個軍的圍攻，他們的命運已經注定，不是被俘、就是被消滅。第3師團師團長山本三男命令各部頑抗到底，為第3師團及第34、58師團殘部撤離爭取時間。
株州第17混成旅團主力遭到了從醴陵過來的第58、72軍的攻進，第100軍從湘潭偷渡湘江，也加入了進攻的行列。就在第17混成旅團即將崩潰之際，第37師團趕到，擊破了第58、72、100軍的攔截，日軍全軍退往長沙。
衡陽東以第3師團為主力的日軍堅持戰鬥了3天，終於全軍覆沒了。第3師團師團長山本三男、第58師團師團長毛利末廣，第34師團師團長伴健雄在日軍覆沒之前剖腹自殺，加上前期剖腹自殺的第116師團師團長岩永汪，被擊斃的第68師團師團長佐久間為仁，衡陽會戰日軍死亡了5個師團長，成建製殲滅了3個師團：第116師團、第68師團、第3師團。消滅了第58師團主力，殲滅了日軍第43師團2個聯隊。這是抗戰全麵爆發以來，前所未有的大勝。
衡陽東戰鬥完成後，第8軍沿湘江西岸北上，第74軍、第71軍、第26軍沿湘江東岸北上，新2軍，第79軍、第20軍沿安仁、攸縣、醴陵北上，第62師團南下廣東回歸建製。
薛嶽、林蔚驚訝於橫山勇的果決他們不知道後期日軍決策由岡村寧次決定），株州的攔截沒有起到太大作用，兩人都希望橫山勇能讓日軍在長沙多停留一些時間，待國軍3路
大軍到達後再消滅一、兩個師團就最好了。可事實令他倆失望了，日軍隻在長沙停留了一天，就向北撤退了，中途第15師團趕到接應。新6、58、72軍尾隨追擊。日軍撤退也遭到了留守湘北的國軍襲擾，但日軍總體損失不大。第5軍跨過湘江收複長沙，第58軍、第72軍收複瀏陽。2天後第26、71、74軍抵達長沙，第8軍到達寧鄉。
薛嶽、林蔚也回到了長沙，薛嶽命令新2軍、第71軍、第74軍3個軍從湘北北上壓迫，第5軍、第8軍、第79軍、第100軍4個軍軍從湘西北上，第5、6戰區配合壓迫。
湖北日軍到處都是漏洞，在岡村寧次的授意下，日軍調整了部署。橫山勇簽署了命令，日軍全麵收縮。西線放棄宜昌，中線放棄南縣、安鄉、嶽陽，西線放棄南昌及贛北，保留長江沿線瑞昌及九江，兵力向武漢集中，穩住了湖北搖搖欲墜的形勢，國軍順勢收複了失地。日本大本營大佬們聽聞第11軍放棄了如此多的地方，頓時勃然大怒，致電中國派遣軍司令畑俊六，要求他對岡村寧次及橫山勇嚴厲斥責，並讓兩人回國上軍事法庭。在畑俊六的斡旋下，橫山勇承擔了所有的責任，回國調入預備役，岡村寧次反而掌握了武漢第11軍。
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