1939年9月上旬，日本陆海军准备进攻长沙，各作战部队向指定地点移动。日军第一○一、第一○六师团由南昌赣江两岸及永修、张公渡、武宁向奉新、靖安集中；第三十三师团由鄂南咸宁、蒲析、崇阳向通城、大沙坪及其以东地区集中；第六师团主力逐渐向西移动：第十三师团由武汉乘火车至羊楼司五里牌，向大云山及其以南地区集中：第三师团由武汉运至岳阳集中；波田支队、长江舰队舰艇200余艘及海军陆战队两个大队，亦逐渐向岳阳湖面集中。

9月中旬，日军第十一军司令官冈村宁次指挥5个半师团10万余人，在大批舰艇、飞机支援下，从赣北、鄂南、湘北三个方向向长沙发起进攻。中国军队第九战区代司令长官薛岳指挥16个军、35个师共40万的兵力抗击日军的进攻。其作战意图是：阻击日军于湘北、赣北地区。

9月14日，赣北日军在空军配合下向高安地区发起攻击，中国军队在高安、上富等地与之展开激战。9月22日，日军由鄂南通山、通城地区向平江方向发起攻击，沿途遭到不断袭击。

24日，国民政府军事委员会就日军迸攻长沙拟定两个方案：(一)敌人如进攻长沙时，可在铁路线正面逐步抵抗，消耗敌人，换取时间，等到敌人突人长沙附近时，逐渐退到株洲、浏阳、醋陵地区，并派第四军控制湘潭，掩护湘桂和湘黔铁路。(二)第九战区派一个军留在长沙东侧准备向长沙侧击；湘北主力军向浏阳、萍乡、株洲一带转移。蒋介石决定采取第一方案，于次日发布如下命令：(1)万一长沙不守，薛岳应到萍乡指挥，以使督率留在赣北、鄂南及湘鄂边区的部队作有力的游击。(2)在株洲、浏阳、醴陵各重要地区应布置兵力阻敌深入；并在长沙附近埋伏一个军，乘敌进入长沙立足未稳时迎击。(3)衡阳地位重要，应讲求间接掩护，避开直接防御。

9月18日，湘北日军开始向新墙河北岸进攻。中国军队在新墙、汨罗之线顽强抗击，激战5昼夜。22日晚，新墙河北岸被日军突破。23日拂晓，日军在飞机、重炮支援下，强渡新墙河。守军与日军血战至中午，被迫放弃阵地。24日，日军一部突袭营田成功，抢占了强渡汨罗江的有利地形。26日。日军主力强渡汨罗江，中国守军激战竟日，向长沙东南地区撤退，日军迅速追击到至长沙外围的捞刀河附近。

28日，日军第十三师团占领平江城。长沙外围日军在福临铺一带与守军展开激战。长沙城北60里以外之地，尽陷敌手。日军所到之处，疯狂烧杀掳掠，见到粮食、牲畜以及民家什物、金银、法币，均掳载而去，不便掳载者，则加以焚毁。从湘阴沿长沙袁家岭，至平江县城之道路两旁房屋焚烧殆尽，长寿街被烧200余家，嘉义岭被烧三分之二，其余各乡惨遭焚毁者，不知凡几。同时日军还肆意奸淫妇女，杀戮群众，仅新市一地，被杀群众在500人以上。

30日，国民政府军事委员会发言人就湘北会战发表谈话说：敌军此次进攻之目标，显在长沙、常德与宜昌之线。我军战略以消耗敌军打击其主力为目的，决不争一城一地之得失。长沙已非我战略上之要点。