第74军由普迹市方面，自东向西清扫浏阳河南北两岸战场；
暂编第2军一部沿株洲至长沙大道东西地区，自南向北清扫战场；
第79军以1个师守备长沙，主力向新市、长乐街追击。
进攻者被迫撤退，被进攻者反而开始了追击，第二次长沙会战的战局在10月1日这一天发生了戏剧性的变化。
10月2日，薛岳致电蒋介石：“此次进犯之敌经我军廿六昼夜之围攻痛击，伤亡过半。而敌由武汉各地抽派民夫十五万赶筑新墙、汨罗后方交通路线，增援补充。但均被我军处处截断，尤其9月29、30日，在金井西北之脱甲桥及麻峰嘴各地，将其由长乐街方面向南追送粮弹之装甲车五十余辆，悉数击毁，死援兵一千余人，仍不能增援补给，继续作战，于东申（10月1日下午15至17时）开始突围北退……”
湘阴位于汨罗市西部，长沙西北部，地处洞庭湖区，湘江、资水尾闾。由此走水路沿湘江北上经洞庭湖可直达岳阳。
日军在发起全面攻势时，曾令平野支队经洞庭湖进入湘江，继而在下青山等处登陆。当时，日军并没有占领湘阴的打算，因此，在作战前期，湘阴城一直没有失守。
10月1日，日军第11军下达全线撤退的命令后，正在湘江江畔的平野支队奉命在湘阴城西北的白泥湖岸登陆，占领湘阴城，以掩护伤病员经湘阴城从水路北撤。
10月2日，日军飞机开始低空轮番地对湘阴城进行疯狂的轰炸、扫射。正在其毫无忌惮地肆虐之际，突然一阵猛烈的机枪扫射，一架飞机顿时拖着一股黑烟向远处栽了下去。其余日机见势不妙，立刻升高，掉头就逃。
当时，守卫湘阴城的是第99军第99师第295团第1营，营长是曹克人少校。他是湖南省桂阳县人，黄埔军校14期毕业生。
曹克人于9月24日奉命率领本营进驻湘阴，担负起保卫湘阴县城的任务。进入湘阴城后，曹克人立即指挥部队构筑工事，在湘阴城的北门和东门外构筑了三道防线，并在东门外设立了岗哨，日夜派兵巡逻，严阵以待。
曹克人是带着必死的决心来守湘阴城的。来此之前，他在给父母的信中这样写道：“……国家养兵千日，用在一时，值此国家兴亡之秋，匹夫尚且有责，我为军人，怎能临阵退缩？尚望双亲大人体谅时艰，擅自颐养天年……我誓死抗日到底，此意已决……”
10月3日，日军平野支队在白泥湖岸登陆成功，随即便向湘阴城发起猛攻。
曹克人率部在第一道防线奋力抵抗。
由于日军兵力过于强大，第一道防线终被突破。曹克人率部退守第二道防线。
随即，日军又发起了一次次的冲锋，但还是未能攻进湘阴城。
10月4日晨，由新开港赶来增援的日军荒木支队从湘阴东北方加入战斗。随后，日军又在阵地后方空降了大批伞兵。这样一来，曹克人营便陷于日军三面夹攻的不利态势。
本来双方兵力就相差悬殊，日军再一夹击，曹克人营渐渐不支。曹克人只好率部且战且退，一直退到东湖的四甲堤上，准备从文星桥渡河，然后再依河岸为屏障，继续阻击日军的进攻。
不料，待曹克人营退到桥边时，桥上的木板已被日军破坏，无法渡河。这时，后面的日军又跟踪而至。
前有河流，后有追兵，陷入绝境的曹克人营全营战士在营长的带领下与日军展开了惨烈的肉搏战。
战至最后，全营只剩下曹克人和17名士兵弹尽负伤，力竭被俘。
日军将俘虏的中国士兵百般折磨后一一杀死。对于曹克人，他们的手段更为残忍。他们用刺刀割断了曹克人的舌头，削去了他的鼻子，挖去了他的双眼，最后又开膛破肚，把他的尸体钉在大街的一处墙壁之上。其兽行简直令人发指。
几天后，占据湘阴城的日军退走了。当成百上千的湘阴市民逃难回来，从曹克人殉难处走过时，血染的墙壁上，其头颅躯干仍清晰可辨。
住在湘阴城的一位老先生有感于曹克人及其全营官兵英勇牺牲的事迹，专门为此撰写了一副动人的挽联：
率孤军以守孤城，湘水竟无情，波涛不尽英雄血
摧敌锋而寒敌胆，楚疆今再捷，千古长留节烈名
湘阴人民为了永远纪念这些用自己的鲜血与生命捍卫过这座城市的英雄们，大家踊跃捐资，于1942年10月在城郊的义山上，为曹克人和他的战友们修建了一座烈士墓和一座纪念塔。在塔前竖立着的石砌牌坊上，镌刻着一副石刻的对联：
独臂难撑危局（3）
丹心悬日月，白骨镇山河
此后，这座塔就被当地人称为白骨塔。
1984年1月12日，经湖南省人民政府批准，曹克人被追认为革命烈士。
日军的全线撤退
10月1日黄昏，日军开始全线撤退。为了掩护主力部队北撤，日军第11军做了如下部署：
平野支队在湘阴北方白泥湖岸登陆，占领湘阴，尔后掩护伤员由水路北撤；
第4师团森田支队进占神鼎山北麓，当主力部队全部撤过后归建；
荒木支队在新开港占领阵地，当第4师团经过时随之北撤；
独立混成第14旅团江藤支队，在长乐至新墙之间掩护兵站，当第6师团撤过后归建。
10月1日夜，荒木支队由狮形山开始向新开港进发。2日晨，在行至麻峰嘴东北地区时与第20军遭遇。荒木支队无心恋战，很快就脱离战场，并于当日到达新开港。4日，又配合平野支队，攻占了湘阴城。后与平野支队从水路撤回。第40师团继荒木支队后也由狮形山开始北撤。在撤退过程中，曾遭到第20军等部队的阻击。
由第4师团指挥的早渊支队于30日夜间开始北撤。10月1日，该支队在捞刀河北岸遭到巧妙伪装的第98师的阻击，伤亡甚众，2个联队长被击毙，余部溃逃。第4师团主力于10月1日从长沙市区开始撤退，步兵第61联队第11中队殿后。2日，该中队退至东屯渡时被国民党军队包围，后在第3大队和16架飞机的支援下，于3日突出包围。步兵第8联队退至麻峰嘴时，受到第20军第134师的阻击，伤亡甚多，5日才到达汨罗江南岸。
第3师团10月1日傍晚由金潭附近北撤。2日在枫林港以北地区遇到第99军第99师阻击，3日进到影珠山，又遭第92师拦击，拼命突围始得通过。
第6师团殿后。10月1日傍晚，该师团从镇头市撤退，编成三路纵队北返。在福临铺及检市场等地遭到国民党军队的阻击，5日晚进到长乐附近。
10月6日，薛岳致电蒋介石：“败逃之敌自东日（10月1日）以来被我欧、杨、傅三军在汨罗江、捞刀河间猛烈截击，肖、夏两军猛烈追击。至本鱼日（10月6日）其主力狼狈渡汨罗江，北岸沿途遗尸甚多，刻我韩军先头部队已到达杨林街，正自东向西截击败逃之敌，孙军正在大荆街西方猛烈攻击，欧军已由长乐街附近渡江，协力孙军自东向西截击败逃之敌，杨军正由伍公市、新市渡江，各部猛追尾敌。傅军梁、高两师正协同肃清新市、归义、河夹塘、营田一带残敌，萧军已越高桥向长乐街，方、夏军王、赵两师已越过福临铺、新桥向伍公市、新市方面，清扫战场，策应各追击军作战，其余各部任务同前。”
10月7日，日军渡过汨罗江后，经新墙河开始向临湘、岳阳撤退。为进一步追歼北退之敌，薛岳又重新调整部署：
王劲修率3个挺进纵队及2个补充团，切断咸宁、蒲圻间之铁路、交通、通信，断敌归路，阻敌向堙水东北岸逃窜；第78军之新编第16师进攻崇阳之敌及击敌援兵，断敌归路。
第20军暂编第54师以主力攻击大沙坪，以1个团攻击羊楼洞而占领之，由羊楼洞附近切断铁路、公路之交通、通信及击敌援兵。
第6挺进纵队向羊楼洞、第7纵队向五里牌截击日军，并确实截断铁路、公路之交通、通信，断敌归路及击敌援兵。
第72、第4、第58、第20军在汨罗江、新墙河间截击、尾击敌人后，第72军向忠坊、临湘；第58军向桃林；第4军向西塘，自东向西截击日军；第20军向筻口、新墙，自东南向西北尾击日军，并力争将其压迫于岳阳附近地区加以歼灭，从而一举而攻占临湘、岳阳。
第26军集结于浯口、长乐街，推进至登龙桥、关王桥，第79军第98、暂编第6师集结于伍公市，推进至三江口、大荆街，策应新墙河北岸各军作战。
第99军第92师、第99师协力肃清归义、河夹塘、营田一带残敌后，前者在新市南神鼎山东侧地区集结，策应各方作战；后者仍任归义、河夹塘、营田、湘阴一带原防。
10月9日，薛岳向蒋介石报告：败退之敌已溃渡新墙河；从8日上午开始，第72军向忠坊；第58军向桃林；第4军向西塘；第20军向筻口、新墙河北继续猛追，各军除以一部围攻据点之敌外，主力正向岳阳、临湘东南地区挺进攻击中。
虽然第9战区对北撤日军的追击声势浩大，但由于各军在此前都曾遭到日军不同程度的打击，战斗力并不强，再加上在追击的过程中各军之间缺乏相互协调和配合等原因，并未能取得薛岳所期望的将日军压迫至岳阳附近加以歼灭，进而克复临湘、岳阳的目的。
10日前后，日军全部退回新墙河北岸，双方军队又恢复了战前的对峙态势。
在整个会战期间，为策应湘北主战场作战，日军独立混成第14旅团于9月22日从九江出发，25日向武宁方向攻击；第34师团于9月27日击退锦江北岸之国民党军队，尔后向奉新方向反转进击，牵制赣北方面的国民党军队。10月上旬，这两支部队也陆续返回原防地。
第二次长沙会战，历经月余，终于落下了帷幕。
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日军作战计划（1）
第三次长沙会战中，中国士兵乘胜追击日军的情景。
1941年秋，日美两国的谈判陷入僵局。日军大本营于是开始考虑对美作战问题。9月15日，大本营在召开的各军参谋长会议上正式通知中国派遣军：“10月上旬，决定对美国的和战问题。到10月末完成战备，从11月左右起，实施南方作战，从而坚持帝国贯彻中国事变，确立大东亚共荣圈，依靠日、德、意三国条约的方针。”
9月18日，大本营下达了准备南方作战的命令，并令中国派遣军调出一部兵力。25日，大本营又发出指示：将“在对中国作战中发起南方作战方案”作为中国派遣军制定作战计划的依据；在南方作战中，从中国抽出的部队为第21、第33、第5、第18等师团及其他军直属队、航空部队，另外第11军的第4、第6师团要集中在华中三角地带，作为大本营的预备队；在武汉地区，适当整理襄西、岳阳、南昌附近等地的兵力，收缩作战区域，在确保武汉周围要地的同时，集结若干预备兵力；若苏联参战，首先从华北方面调用3个师团，从武汉地区调出第3师团和必要的军直属部队，另为该地区增加1个混成旅团。
按照日军大本营的设想，第11军原定的作战任务就将发生重大变