从5月27日到6月19日，中日双方以争夺长沙为目标在湖南北部地区作战。攻击的日军人数约有36万，守势的中国国军约有30万。6月16日，逼进长沙的日军开始向长沙城区猛攻，6月19日中国军队撤退，日本攻陷长沙。
伤亡人数
中国军队：17,000余人(其中5,000余人阵亡)(中国官方数字：6,000余人)
日本军队：19,380余人(含瘟疫伤亡总数达30,000余人)(日军陆军部官方数字：1,186)日军在衡阳之战中使用了毒气弹，据美军14航空队化学战情报官汤姆森上尉的研判，日军所使用的是芥子气与路易氏气混合物。衡阳陷落后，日军进行了惨无人道的烧杀抢掠。
