此时的丰岛房太郎仍在做着攻占长沙的美梦。
殊不知，此时第9战区的大军正迅速向长沙外围合拢。至傍晚时分，第4、第79、第78、第26、第37、第20、第58军等已全部进入第一次攻击到达线。至此，第9战区就形成了以2个军（第10、第73军）固守长沙、岳麓山，4个军 （第26、第79、第4、第74）分别进占长沙以南、以东的金盆岭、朗梨市一带，5个军（第20、第58、第37、第99、第73）分布于汨水、捞刀河之间地区，控制着日军退却路线这样一种从东南、东北、西面及北面对日军的包围圈。
薛岳见围攻日军的态势已经形成，于是通令各部，限于1月4日晚全部进入第二次攻击到达线。
1月4日下午，攻城的日军听说第9战区的外围部队已经杀到，便已无心再战。能否攻下长沙已不重要了，还是保命要紧。所以，到了规定的撤退时间——太阳落山后，攻城的各路日军便准备开溜。一些被缠住的无法脱身的日军，则是想尽办法脱离战场。担任掩护撤退任务的日军此时只能恨自己倒霉，落得了这么一个坏差事。至1月5日7时左右，围城的日军已经全部撤走。长沙城四郊，战声尽息，一片寂寥。
日军第3、第6师团从长沙城下仓惶撤退时，首先遇到的就是第9战区的主力军、曾以“铁军”著称的第4军的堵击。不过，该军围歼的重点是日军第3师团。
日军第3师团非作战部队于4日日落后开始集结，准备向东山军用桥退却，丰岛房太郎率第3师团战斗指挥所先行撤退。第68联队跟着撤退。可是，当其退到雨花亭北侧时即被第59师包围。的野宪三郎联队长拔刀保护军旗，命令第2大队从后面冲上来担任前卫，才杀出一条生路。5日2时，其独立山炮兵第52大队在澜泥冲也被第59师包围，后由第1大队救出。至5日晨，该联队才跌跌撞撞地到达东山镇。第18联队最后撤退。当其退到妹子山、阿弥岭时即受到第102师与第3师的夹击，继而又在东山附近遭到第79军第98师第293团的阻击。日军第3师团在这一夜之间的撤退路上就丢下了1000多具尸体。
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第9战区全力迎战（5）
5日凌晨，好不容易到达浏阳河畔东山镇的第3师团，却又遭到对岸第98师两个团猛烈的炮火袭击，而河上的桥梁早已被毁，第4军正由背后追来。丰岛房太郎见此处已无法渡河，只好命令部队沿浏阳河南岸从磨盘洲附近徒涉。
可是，当其18联队先头部队刚到达磨盘洲附近，对岸第98师第292团便枪炮齐发，一阵猛打。一些正在渡河的日军掉头就往回跑，跑得慢的当场被击毙；有部分胆大的不顾死活仍往前冲，倒还真是过去了一部分人。
而此时后面追击的第4军也已逐渐逼了过来，丰岛房太郎赶紧把身边仅有的一些参谋、勤杂人员组织起来进行阻击。幸亏其后继部队第68联队及时赶到，才救了丰岛房太郎一命。
丰岛房太郎见磨盘洲对岸也已有所准备，大部队无法从这里渡河，便留下一部在此强渡，其他人员向朗梨市转进。因为他已得知，第6师团已于上午从朗梨市渡过了浏阳河，此时正在对岸休整。原来，在长沙城东北一线的日军第6师团，趁着第3师团在长沙东南部与第4军激战突围时，撤到了朗梨市一带，并在朗梨市边的浏阳河上架好了渡河的军用便桥。
丰岛房太郎为了保命，丢下大部队，自己带着几个侍从利用堤坎的掩护，徒步跑到了高桥。
后来，第3师团的大部队在第6师团的接应下，从朗梨军桥撤过了浏阳河。
而在磨盘洲附近的日军战至黄昏后，已无力再战，又与主力失去了联络，手足失措之余，乃集结残众，竖起了白旗，示意投降。不料，第292团官兵战兴正酣，且暮色苍苍，仓促中没有理解这是日军投降的信号，还以为日军在耍什么花样，于是不管三七二十一，又对其进行了一番猛烈扫射。此股日军最后乘夜暗向东山、谷塘、永安等方向逃窜。
第二天，第292团清扫战场时，仅在磨盘洲一带鏖战过的地方，即发现日军尸体300余具，师长王甲本集尸葬之，并立碑“倭寇万人冢”以志。
1月6日，日军第3、第6师团离开朗梨市，向北退去。由欧震率领的第4军和由萧之楚率领的第26军紧追不放。丰岛房太郎和神田正种此时都不敢恋战，两个师团排成长长的并列队形，继续向枫林港一带撤退。
在日军第3、第6师团北撤的同时，在金井附近的日军第40师团则奉命开始南下，其主力于6日黄昏进到春华山以北地区，掩护第3、第6师团的撤退。而该师团的龟川部队仍留在金井附近，担负掩护全军侧背的任务。
第9战区在第三次长沙会战战斗要报中这样总结这一阶段的作战：
1月4日夜，自长沙外围败残之敌，溃逃至东山、朗梨市、长桥、石灰嘴地带。我第4军由东屯渡，第73军由湖迹渡衔尾猛烈追击。第79军向东山、朗梨市，第26军向长桥，第78军向滨墸远蛭髅土医鼗鳌５�99军向石灰嘴、白茅铺，自西向东，猛烈截击，形成第一次追击包围战，痛歼两昼夜，斩获甚众。
在一阶段的追歼战中，由于第9战区的主要目标是日军第3师团，所以该师团的损失要比第6、第40师团严重得多。但在接来的撤退中，第6、第40师团就没那么好运了。
反思（1）
长沙会战，是抗日战争进入到相持阶段后，中日双方在中国正面战场上进行的三次规模较大的作战。在这三次作战中，日军共投入兵力近30万人，伤亡9万人左右；国民党军队共投入兵力70多万人，伤亡13万人左右。从每次作战的具体情况来看：第一次作战，可以说双方是打成了平手，日军没有达到预期的作战目的，国民党军队也未能取得如其宣传那样的大捷；第二次作战，日军基本达成作战目的，国民党军队损失惨重；第三次作战，日军显然是失败者，非但没有达到歼灭第9战区主力的目的，反而使己方遭受了前所未有的损失。
可以说，在整个长沙会战中，若就局部而言，日中双方在作战方面是各有胜负，中方的损失相对日方来说要多一些。但若就战略目的及战略全局而言，日方未能达成歼灭第9战区主力、进而迫使蒋介石政权妥协屈服的目的；第9战区虽然损失了一些兵力，但却基本上完成了国民政府军事委员会所赋予的保卫湘赣的任务，且给了日军以一定的打击。因而，从战略层次上讲，中方应是长沙会战的最终胜利者。
那么究竟该如何去看待长沙会战呢？这里拟从以下几个方面作以简要的分析。
一、关于双方的战略指导思想
长沙会战是抗日战争进入到战略相持阶段后，中国正面战场上发生的具有各战役代表性特征的典型战例。就日方而言，在其侵占了广州、武汉以后，便调整了侵华战略，对国民政府采取以政治诱降为主、以军事进攻为辅的方针；与此同时，其军事战略方针也做了相应的调整，在军事上“除发生特殊重大和必要的情况外，不再扩大占领地域”，不再以攻城掠地和抢夺物资为作战目的，而只以局部的战役进攻，来配合其政治、外交攻势，达成在全局上“不战而胜”解决中国事变的目的。当然，这种变化是由于日军力不从心造成的。在这种战略思想指导下，巩固其已取得的占领区，尽可能地打击中国军队的抗战力量，便成了在华日军最主要的任务。因此，在长沙会战中，日军每次制定的作战目的都是以歼灭或击溃第9战区的主力、迫使国民政府妥协投降为主，而不以占领地区或掠夺财物为主；其每次制定的作战时间基本上都在两周左右，日军在作战中所携带的粮弹也就以此时间为参照。因此，每次作战，日军打到一定时候就撤回原防，这也是后来正面战场诸役中日军每每忽然未败先退的原因之所在（也有败了以后再退和战后不退的个别现象）。所以，从根本上说，日军每次作战后的撤退是由其战略指导思想决定的。
第9战区在长沙会战中基本上是以国民政府军事委员会在第一次南岳军事会议时所制定的第二期抗战军事战略为指导思想。保存实力可以说是其中的关键点。欧战爆发后，蒋介石认识到中日问题“实是世界问题之一环，只有与世界问题同时解决，才能获得彻底的解决。”所以，“静观时局，保存实力，待机而动”便成了蒋介石喊得最多的一句口号。实际上，这是一种消极被动的战略指导思想。为了保存实力，避免与日军决战，蒋介石甚至一度要求薛岳放弃长沙。因此，在长沙会战中，受保存实力这一思想的影响，第9战区每次作战都无法真正投入所有力量，且每次作战都是以防守为主，在战役中的各主要作战阶段，也多取守势；少有主动进攻，作战的主动权基本上操之于对方，这也是抗日战争进入到相持阶段后正面战场上历次会战所具有的一个典型特征。
二、关于双方的战役指挥
知己知彼，方能百战不殆，这是古今战争的通用原则。对于战役指挥者来说，此点尤为重要。
在长沙会战中，中日双方在战役指挥上均有值得反思之处。
从对敌情的判断来看。第一次长沙会战，冈村宁次对国民党军队的战斗力估计过低，他甚至认为日军1个大队便可对付国民党军队1个师，同时也没有想到第9战区会投入35个师的兵力与其作战，从而造成日军“无功而返”。第二次长沙会战时，第9战区的统帅及高参们判断日军仍会从三路或两路进攻，继而做出三路迎敌的错误决定，造成兵力分散，没有形成防御的重点，从而遭受了严重的损失。第三次长沙会战，阿南惟畿犯了轻敌冒进的错误，主要也是由于判断失误造成的。他认为第9战区在刚经过第二次长沙会战的沉重打击后，短时间内不可能恢复战斗力，这次作战，必然是不战自溃。因而在日军到达汨罗江一线后，阿南惟畿又独断决定进攻长沙，从而造成了作战的最终失败。日方在检讨这次作战失败的教训时也指出：日军“在思想上没有充分地把战斗力与战斗意志统一起来，错误重重，作战始终是在极为困难的情况下进行的。造成这种结果的最大原因，在于错误地判断彼我战斗力量”。
从兵力使用上看。第一次长沙会战，冈村宁次分别从赣北、鄂南、湘北分兵三路进攻长沙，没能形成重点进攻即湘北主战场上相对优势的兵力，因而在与第9战区部队的较量中没能占得便宜。第二次长沙会战作战，阿南惟畿吸取了冈村宁次分兵使用的教训，集中全部力量于湘北，在战略的局部上形成了绝对优势；而第9战区则恰好相反，基本上仍在赣北、鄂南、湘北三个方向平均使用力量，结果造成“无所不备，无所不寡”的被动局面。会战开始后，第9战区分散使用兵力的错误仍在继续，面对日军强大的攻势，不是立即集结重兵一次性投入战斗，而是逐次添兵，将依次到达战场的各军，逐个用上去抵抗日军三四个师团的进攻，这无异于送羊入虎口，这也是第9战区在这次会战中遭受重创的主要原因。第三次长沙会战时，日军虽仍集中兵力用于湘北主战场，但第9战区也将主力全部集中于湘北方面，尤其是预先埋伏在长沙附近地区，从而形成了数倍于敌的优势力量，并最终对日军构成了包围态势。
反思（2）
从作战地区的选择来看。第一次长沙会战，冈村宁次在日军不断遭到伏击时即开始撤军，没有硬向长沙进攻，可以说是一个明智的选择，否则，此次作战的最后结局一定会对日军更加不利；第9战区虽根据战场形势的变化将决战地区选在长沙以北的福临辅、金井一带，但由于日军过早地撤退，并未能形成围歼日军的态势。第二次长沙会战时，薛岳将围歼日军的决战地带选择在汨罗江南岸。而从当时的战场形势来看，将汨罗江南岸作为决战地带显然有些过早。因为日军从新墙河推进至汨罗江一线才用了两三天时间，而且几乎未遭到任何有力的打击，其攻击势头还处在旺盛阶段，根本达不到疲敌及诱敌深入的效果。第三次长沙会战时，阿南惟畿原定的作战方案中只是攻击到达汨水一线时即结束作战。果真如此，日军也就不会遭到后来的惨败。但他后来在各方面都没有准备的情况下即独断决定向长沙追击，这不能不说是他的失策。因为这样一来，日军的补给线便被拉长了，重武器也因道路被毁而无法全部运到长沙附近，同时还造成了其兵力的分散，既加剧了补给困难，又导致战斗力下降。薛岳则吸取了上次失败的教训，将决战地区选择在长沙东南的捞刀河与浏阳河之间地带。�