与此同时，他部署外围的中国各军由远处向长沙逼近。当日军看到被中国内外线兵团包围的危险准备撤退时，薛岳即命令各部队从不同方向对日军展开围追堵截。日军且战且退，损失惨重。薛岳指挥中国军队利用湘北山丘河流交错纵横的复杂地形，继续以各种方式追击，使日军处处挨打。第三次长沙会战取得大捷。
整个战役共歼灭日军5万多人，沉重打击了日本侵略者的嚣张气焰。抗战胜利后，薛岳被委任为徐州绥靖公署主任。1949年任广东省政府主席，同年底任海南岛防卫总司令。1950年5月去往台湾。
