二十四日，日军第三师团主力推进到竹山铺附近，围攻第一九o师五六九团阵地，五六九团阵地被突破后，官兵向南突围。该师的五六八团与师部一起转移，途中与日军遭遇，激战中伤亡甚重，残部向福临铺方向溃逃。日军展开了猛烈追击，第一九o师师长朱岳负伤，年仅三十八岁的副师长赖传湘阵亡。二十五日，日军第三师团占领福临铺。第四师团和早渊支队开始向中国军队第十军第三师发起进攻。二十六日，第三师阵地被日军突破。金井、栗桥失陷。
当面日军长驱直入，在中国军队第三十七军和第十军的后方横冲直撞。第三十七军军部遭到袭击，第十军军部被日军包围，军长李玉堂和参谋长带领特务营侥幸突围而出。到此为止，不但薛岳在汨罗江两岸围歼日军的作战企图没能实现，这个方向的中国军队反而因受到日军的围攻而损失惨重。日军在汨罗江以南击破中国军队的防御后，于九月二十五日前后陆续进抵捞刀河北岸。长沙城已经遥遥在望。二十四日十七时，日军第十一军发布向长沙方向全面追击的命令。由于第九战区在汨罗江两岸与日军决战的行动被日军各师团的急速东移、包抄、围攻所打乱，因此，当日军突破汨罗江向捞刀河乃至长沙推进时，第九战区要想重新部署战场上零乱的部队，必会既艰难又被动。
显然，重新整理战线已经没有时间，而长沙附近的现有部队无法阻挡日军四个师团的联合攻击。二十五日，薛岳下达命令：第七十九军防御捞刀河两岸地区，保卫长沙外围；限暂编第二军二十六日抵达指定位置待命；第七十四军兼程向长沙以西的黄花市推进，在捞刀河岸的春华山、赤石河、夏家塘、石灰咀一线占领阵地，准备抗击日军。把最强的部队第七十四军顶到第一线，用以迟滞日军对长沙的进攻，这是薛岳此时唯一能够做到的。但是，薛岳的命令再次被日军情报部门截获。
阿南惟几调整部署：命令第三、第四师团向捞刀河以南突进；解除第六师团攻占平江的任务，命其在捞刀河河谷拦截中国军队第七十四军；解除第四十师团在捞刀河以北围歼中国军队第二十六军等残部的任务，命其从金井地区迅速南下加入攻击第七十四军的行列。---日军四个师团张网以待，等着王耀武的第七十四军到来。
二十五日，第七十四军军长王耀武命令先头部队第五十七占领捞刀河北岸赤石河、春华山一线阵地，掩护军主力集结。黄昏时分，第五十七师一六九、一七o团抵达捞刀河南岸的天鹅山。前锋搜索队与日军遭遇后，才知对岸春华山阵地已被日军占领。春华山位于长沙城东三十公里处的捞刀河上游，通往湘北和江西的公路从附近经过，控制了该地便可以西下长沙、南通株洲。
第五十七师当即对日军发起进攻，经过一夜激战，中国官兵攻克春华山，占领了这处战略要地。二十六日拂晓，第五十八师主力在天鹅山、永安市一线展开，击退日军的反击后，占领了春华山至东林寺之间的要点。此时，从第六战区抽调的第七十九军第九十八师和暂编第六师已经抵达长沙，其第八十二师正兼程向长沙靠近。薛岳决定战场部队和增援部队一起合力向日军实施反击。
薛岳的反击，取决于王耀武的第七十四军的作战结果。如果第七十四军能够遏制住日军的疯狂推进，为各路增援部队的的抵达赢得时间，在战场上形成对中国军队有利的态势，反击作战或许能够取得效果，至少日军攻占长沙的计划将严重受挫。二十六日上午八时，根据薛岳的指示，王耀武命令第五十七师从赤石河向麻林街攻击，第五十八师从春华山向路口畲攻击，第五十一师从李家巷沙市街攻击，命令要求各师必须在十二时以前抵达攻击位置。
二十七日凌晨五时，第五十七师师长余程万指挥该部向当面日军第三师团发起了攻击。天还没亮，日军在第七十四军的突然袭击下一阵慌乱，稳住阵脚后急忙请求航空兵支援。天亮了，日军三十架战机飞抵战场，协助第三师团进行反攻。战斗中双方均死伤严重。王耀武命令第五十一师步兵指挥官李翰卿，率一七一团和补充团，迂回到日军第三师团的东侧实施侧击。 此时，第五十七师的左侧开始受到日军第四师团的攻击。在日军两个师团的夹击中，第五十七师激战至下午，伤亡达三千余人。
第五十八师在师长廖龄奇的指挥下，在春华山阵地击退日军第六师团的攻击后向永安推进。二十七日拂晓，日军第三、第六师团在三十多架战机的助战下开始反攻。第五十八师很快被切割成数段，各级指挥都失去了联络，全师呈现出崩溃态势，但每一个局部依旧在抵抗。军长王耀武急令第五十一师迅速前出，占领有利地形以阻击日军，并收容第五十八师的溃兵。但是，二十七日凌晨，日军第六师团平冈联队的第三大队，在刺杀了三名中国哨兵后，猛烈突袭了第五十一师驻地，刚刚抵达战场的第五十一师猝不及防。
黄昏时分，迫于日军的强大压力，第五十一师师长李天霞擅自将阵地向东退缩。结果，第七十四军的整体防线上出现了一个巨大的缺口，第五十七师的阵地也随即被日军突破。入夜，日军以大兵力袭击了第七十四军军部，将军部直属部队打散。军长王耀武率卫士紧急突围，卫士排长被俘后被日军砍死，王耀武在夜色的掩护下得以逃脱。经过一天的战斗，第七十四军的三个师只有第五十一师还算比较完整，第五十七、第五十八师残部只有向第五十一师靠拢。
二十八日凌晨，第九战区命令第七十四军撤出战斗，向战场的两侧转移。本指望第七十四军能够在长沙东北方向抵挡住日军的攻势，但没想到第七十四军溃败得如此之快。第七十四军溃败后，第九战区在长沙附近已经没有强有力的部队了。就在王耀武的第七十四军与日军第三、第六师团激战时，日军第四师团沿着粤汉铁路左侧迅猛地向长沙突进，并派出骑兵部队向长沙城奔袭。冲在最前面的是从第十三师团抽调来临时配属第四师团的早渊支队。
无论是重庆的军事委员会，还是长沙的第九战区司令长官部，都没有估计到日军会攻击长沙城，因此未在长沙近郊以及市区做防御作战的准备。薛岳准备放弃长沙了。二十五日，第九战区司令长官部从长沙转移到了湘潭。二十七日，早渊支队前锋抵达了石子铺，这里距长沙城已不到十公里。
此时，中国军队第七十九军第九十八师抵达了长沙以北两公里的新河街、九尾冲、杨家山一线，并派出一个营向石子铺方向警戒，这个营立刻发现了早渊支队的前锋并与之接火。第九十八师师长王甲本决心在此抗击日军，随即命令一个营原地坚守阵地，主力则向石子铺方向出击迎敌。在长沙以北的三窑堂、白茅铺一线，第九十八师与早渊支队主力遭遇。