这显示出双方战略指导思想上的差距，也凸显了第9战区在前两次长沙会战中始终处于被动的主要原因—一未正确判断敌真实的作战意图。
正是这种差距，造成了日军两次在湘北用兵，最后都打成了大规模的会战。
然而正是日军在第三次长沙会战开始后，突然将攻占长沙作为首要目标；才阴差阳错的直接造成会战的惨败。
1941年12月23日，日军第40师团主力开始向新墙河北岸川军第20军第134师前沿阵地猛攻。
湘北12月的天气通常是晴朗干燥的；可日军进攻时，却突降雨雪，气温骤降至零度以下，道路泥泞不堪，河水又深又急。
这无疑对长途奔袭的日军造成极端不利，大大影响了其机械化兵团威力的发挥。再加上连日阴雨，日军空中优势也无从发挥，无法配合地面作战。
12月24日傍晚，日军王牌第6师团乘大雨和夜色突破了川军第20军第133师阵地，从新墙附近渡过新墙河。
稍后，第40师团也击破了川军第20军第134师在河北的前进阵地，渡过新墙河。
川军第20军主力在奋力抵抗后，在夜幕掩护下按计划向东南侧山区的王伯祥，十步桥，观德冲一线撤退。
同时，仍有少量部队坚守正面据点，以消耗，迟滞日军推进。其中坚守傅家桥第133师第3营（又称王超奎营）打的最为悲壮。
面对强敌层层包围，猛攻之下，王超奎营长率部利用颓垣弹穴英勇拼杀，最后全营五百壮士全部壮烈殉国。王超奎也成为闻名全国的抗日英烈。
12月25日，渡过河的日军在破坏殆尽的泥泞道路上向国军的二线阵地追击前进。
国军官兵冒着风雨严寒与优势强敌浴血拼杀，“有冻馁死于阵地者，有全营共阵地俱亡者，伤亡虽重，士气未衰”。
双方激战1天后，日军仍未能完全攻破国军防线。
第6师团，第40师团主力便利用国军防线的间隙，与先沿粤汉路南下的第3师团会合，准备渡过汩罗江，击溃江南的第9战区主力。
国军守卫汩罗江一线阵地的是刚刚在第二次长沙会战中遭到严重打击尚未整补完成的湘军第37军陈沛部，中央军第99军傅仲芳部。
两军以新军为界划定防区，第99军配置于新市以西至湘江的江南地区；第37军配置于新市以东至张家坡的江南地区，两军均吸取了上次会战中平行设置防线，被击穿一点即全线溃败的教训，采取逐次抵抗，并在主阵地后面构筑了可以互相支援的纵深阵地。
日军精锐第3师团沿粤汉线一路南下，26日到达汩罗江北岸，便着手扫荡江北，准备渡河。
日军在大炮，飞机的掩护下，向第99军河夹塘，归义的前沿阵地发起攻击，双方展开激战。
此时日军获知国军在江南岸的部队有撤退的迹象，可能使其围歼企图落空，便强令先头部队不待后援，立即“提前渡河”。
12月27日中午，第3师团主力冒着国军密集火力，成功强渡汨罗江；第99军虽打的顽强，但终不敌日军的优势火力，主力后撤至牌楼峰、栗桥一线。
第3师团为完成预定在汨罗江围歼国军第37军的任务，在29日全力突破第99军第二线阵地的一段后，即改变原先由北向南的攻击方向，转向东方的新开市，准备“迂回攻击第37军”。
12月28日，负责主攻的第6师团、第40师团也分别在新市、磨刀滩等处渡过了汨罗江，日军在渡江前后遭到了国军第37军顽强阻击，加上连日雨雪，河水上涨，增加了渡河的难度，以致伤亡较大。
同第99军一样，第37军抵抗两天后，也不敌日军强大攻势，为免遭更大损失，于30日向东侧山地转移。
至30日，日军进展比较顺利，已攻至汨罗江南岸，对国军部队实施了打击，吸引第9战区部队无法向南影响香港作战，基本达到了预定目标。
按第11军原计划，此时日军应全力合围第37军，将其击溃后，相机结束作战。同时，日军第23军早在25日就占领了香港，第11军在湘北作战的配合作用完全丧失，更应尽早收兵，结束此次匆忙进行的作战。
而阿南惟几却无视战前准备的不充分（如第一线兵团仅携带7日所需的粮弹等），突然改变了原定作战目标，即命令部队继续向南进攻，以图攻占长沙。
这就意味着彻底改变了作战目标，大大延长了作战时间。这一决定，成为导致日军在第三次长沙会战中惨败的直接原因。
同一天，一心想报上次失败之仇的薛岳认为日军已迫近预设之决战区域，决战在即，便向所部官兵下达决战命令：
“第三次长沙会战，关系国家存亡，国际局势甚巨；本会战岳抱必死决心，必胜信念，为捕捉战机歼灭敌军，获得伟大成果计，特规定下列三事：（子）各集团军总司令，军，师长，务必确实掌握部队，亲往前线指挥，俾能适时捕捉战机，歼灭敌军。（丑）薛岳若战死，即以罗（指罗卓英）副长官代行职务，按照预定计划，围歼敌人；总司令，军，师，团，营，连长如战死，即以副主官或资深主官代行职务。（寅）各总司令，军，师，团，营，连长倘作战不力，贻误战机者，即按革命军连坐法议处，决不宽恕。”
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