，毒气顺风飘向南岸，第52军守卫阵地官兵始呈惊恐状态，终使日军得以渡过新墙河。
日军奈良支队也在河床较窄的杨林街等处强渡，企图绕过中方依新墙河、汨罗江筑起的两道防线，从侧面把中国军队压迫至洞庭湖岸进行围歼。守军第195师在覃异之师长率领下，为挫败日军企图，保证战区其他部队行动，在此处进行了顽强的抵抗。激战中，该师某营在营长阵亡、4个连长或亡或重伤的情况下，所余士兵由一位排长带领，继续坚持战斗，直到24日晨接到转移命令后，才撤离阵地。
第52军是关麟征指挥过的部队，曾在徐州会战中与之较量过的坂垣征四郎评价说：“关麟征的1个军应视为普通支那军10个军。”蒋介石也曾在武汉珞珈山军官训练团讲话时说：“中国军队如都像52军那样战斗力强，打败日本军队是不成问题的。”这次湘北厮杀，该军果然英勇。
日军在正面攻击第52军的同时，又以上村支队在海军舰艇支援下，在洞庭湖东岸登陆。23日晨，上村支队在伯罗江口附近的营田等处登陆成功。这一带是第37军第95师的防守地段。由于日军事先施放了烟幕，守军戒备不严，直到日军上岸，该师始发觉，随即进行抵抗。日军在炮火和飞机掩护之下，迅速占领了牛形山、六姓山等处，下午便完全占领了营田。
上村支队在营田等处登陆成功，使关麟征的第15集团军侧翼受到严重威胁，特别是新墙河防线，已被日军形成夹击之势。这一奇招是冈村事先计划好的，成功与否也是他最担忧的，“此次会战，我最注意的是驻在江北的第3师团抽出来的上村支队的行动。因为该部队既不熟悉江南的地形，又要进入洞庭湖在敌前登陆，而且要求他们采取大胆行动，楔人敌军侧背。最初还仰仗海军方面的协助，同时将当时被免去关东军参谋转入我军司令部的江政信中佐，派往该支队担任主要幕僚。9月23日拂晓，接到该支队在营日登陆成功的紧急报告时，才放了心。其后该支队以机动舟艇圆阵突破敌阵等特殊战例，成功地威胁了敌军主力的退路”。
冈村营田登陆这一招，确是薛岳和关麟征都没想到的。营困失守，尤对关麟征的震动最大：日军第6师团从新墙河正面；奈良支队从右面向他压来，营田上村支队又源源上岸，他的几个军包在中间，有陷入三面被围，一面临水之绝境的危险。
他于是电告薛岳。薛岳同意关麟征的判断。
关麟征发出后撤的命令后，又电禀蒋介石：“即到。重庆委员长蒋。膺密。因营田敌军登陆，为免除新培河、汨罗江两线同时守势，全部陷于被动，奉长官薛指示，职集团左翼变更部署如下：（1）第52军以一部留驻阵地占领据点，集结主力，乘敌进出新墙河南岸南犯之际攻击之。（2）抽调第60师控制于新市以南之桥墩附近。（3）第37军（欠第15师）向新开市附近待命。（4）第79军附第95师主力在新市、归义、河夹塘、亘虞公庙占领阵地，一部在湘阴附近，任沿江沿湖之守备。职关麟征叩。”
这样，薛岳和关麟征先斩后奏，从24日开始，将新墙河第一线阵地的主力部队，大部分撤向汨罗江第二线阵地。
赣北是此次长沙会战的另一个战场。在这里担任守备的中国军队是第1和第9集团军，由罗卓英统一指挥。日军进攻部队是第101、第106师团，任务是配合湖北主战场的攻势，一方面分散中国军队在湘北的兵力，另一方面如攻击得手可与湘北日军形成东西合围之势，夹攻第9战区主力。
赣北方面的战斗，主要由高安争夺战和会埠至甘坊一带的争夺战组成。
9月15日，日军第106师团主力和第101师团一部，突破了第184师在会埠附近的阵地，然后兵分两路：一路继续向西，16日占领上富镇，突进到中国第183师的防线；一路则转而向南，16日突破184师在水口井的防线后，继续南下。18日，日军占领了高安北部的前街、斜桥和祥符观，从三面完成了对高安的包围，并与在会埠一线的日军，形成了对中国第60、第58军的包围。在情势十分危急之时，第60军遂从前街冲出日军尚未完成的包围圈，向宜丰方向集结。第58军则且战且退，18日晚渡过锦江，向西往凌江口方向转移，与在宜丰集结的第60军从南到北形成一道新的防线。
19日晨，中国第32军弃守高安。薛岳闻知后，严令该军会同前来增援的第74军夺回该地。当日晚，两军开始高安争夺战，战至22日，中国军队克复了该地。其后，日第106师团又西攻上富，中国第183师及第15师合力阻击，双方激战中，日军大量施放毒气，中国军队中毒官兵甚多，被迫后退。日军继续西进，占领横桥、甘坊。中国军队以攻为守，调集几个师的兵力向甘坊一带反击，以达到消耗该部日军兵力，阻滞其西进鄂南、呼应湘北的目的。25日至27日，第184师由南向甘坊攻击，第15师在甘坊西与敌战斗，第183师在甘坊西北的九仙汤、刘庄一带与日军激战。这3个师的攻势遇到顽强抵抗，未能收复甘坊，但