1941年底，日军在太平洋上气势汹汹，连连得手。但是，紧接着到来的1942年，对于侵华的日军，是一个十分不祥的年份。新年一开始，他们又在长沙遭到一次重大的军事失败。
1942年元旦，美国、英国、苏联和中国等二十六个国家在华盛顿签订了共同反对法西斯战争的《联合国家共同宣言》。以后，又有法国等二十一个国家陆续加入。中国的对日抗战，从此与同盟国对轴心国的作战，特别是与美国和英国在太平洋对日本的作战，密切地联系起来，成为国际反法西斯战争的一个重要组成部分。
在这之前，蒋介石已经知道，在日军的南进作战中，攻占香港是一个重要的环节。为了牵制日军对香港的进攻，他从第九战区抽调战斗力很强的欧震军和王耀武军增援广东和广西，命令第四战区与第七战区向日本广州方面军进袭，又调杜聿明军、甘丽初军和安恩溥军从广西和四川向云南方面移动，随时准备进入缅甸，协助英军作战。
日军发现，中国军队突然抽调兵力从长沙南下，有增援香港英军的态势。为了日军顺利地攻占香港，日军大本营命令第十一军进攻湘南，牵制中国军队的南援行动。
阿南惟畿接受命令后，于1941年底命令部队向长沙方向推进。两个多月前他与第九战区交手尝到了薛岳的厉害，但他自以为摸清了对手的战法，现在他再次面对湘北大地，又不免踌躇满志起来。
阿南惟畿出动的主力，是丰岛师团、神田师团和青木师团，独立混成第九旅团及部分空军协同作战，诈称四十三万人。阿南惟畿宣称，1942年元旦他要在长沙过新年，向全世界宣布，香港已为日军所占，长沙成了他阿南惟畿的领地。
蒋介石得知阿南惟畿的第十一军蠢蠢欲动，给予高度的重视，来到南岳督战，给薛岳发电报指示兵力的部署：“我第二线兵团稍后退配置，占领有利地势，主动把握战机，从各方面攻击敌人。”
薛岳由于责任所系，一直在琢磨怎样对付日军的下一次进攻。早在一个多月前，他就在长沙召集军以上指挥官参加防卫会议，制定了一个命名为“天炉战法”的战略。他的思路是，在诱攻和伏攻地区纵深配备兵力，从四面八方围歼日军，犹如在一个天然的巨炉中熔化铁石。会议决定，第十军死守长沙，缠住日军；决战地区选在浏阳河与捞刀河之间。薛岳向李玉堂下达命令：“命令你军固守长沙，务求成功，严令部队作战，不得退缩，擅自后退者杀无赦。”
李玉堂在第二次长沙会战期间，奉命率领第十军从株洲渌口急行军北上打阻击战，和日军在金井和福临铺一线遭遇，没有完成任务。蒋介石免去他的职务，调钟斌继任。钟斌还没到任，日军又大举进攻了，蒋介石忙令李玉堂继续指挥第十军。李玉堂是以戴罪之身，担负起固守长沙的重任。
第十军下辖周庆祥的第三师、朱岳的第一九○师和方先觉的预备第十师，另外给配调了孔荷庞的一个师。12月20日，军部开了个紧急会议，方先觉坚决不当预备队，当天没能决定部署。李玉堂与副军长和参谋长一再研究，到21日才决定由周庆祥师防守长沙东郊，朱岳师防守长沙北郊，方先觉师防守长沙南郊，孔荷庞师防守沿江城厢一带，兼作预备队。
周庆祥师和朱岳师原来驻在郊区，调动比较便利，但方先觉师原来驻在湘江西岸岳麓山下，日军飞机随时来长沙上空侦察骚扰，如果全师几千人在白天渡过湘江，必然暴露，容易遭到空袭，所以推迟到23日黄昏，才从灵官渡和天马山等渡口抢渡过江。
日军打头阵的是丰岛师团，后面依次是神田师团、青木师团和池之上混成旅团的顺序。24日黄昏，日军冒着风雪严寒，强渡新墙河。第九战区杨汉域军的两个师在这里抵抗日军，战到第二天中午，日军的后续部队增援，向杨干的第一三四师阵地全面发起攻势，集中四千多人向第四百团猛攻。激战四个多小时，日军突破了守军第一线阵地。杨干命令全师撤到第二线阵地，构成防线，继续抵抗。
杨森在前方指挥，看到日军发动大规模的全面进攻，便命令孙渡军的新编第十一师开到杨林街附近，协助杨汉域军作战。
当天傍晚，日军神田师团向正面的第一三三师阵地发动进攻，强渡新墙河。午夜12点，日军全部占领新墙河南岸的第一线阵地。丰岛师团紧随神田师团之后，徒步涉过新墙河。
湘北日军的三个师团分为三路，齐头并进，步步向南进逼。
东路的丰岛师团继续进攻杨干师的第二线阵地。中路的神田师团，也在飞机掩护下向杨干师阵地进攻。西路的青木师团，沿粤汉铁路两侧南进，进攻第一三三师的各个据点阵地。
中路日军的攻势最为凶猛，守军抵抗也最顽强，坚守傅家桥据点的第三九八团第二营与日军反复争夺阵地，日军久攻不下，用猛烈的炮火攻击。营长王超奎杀红了眼，领着剩下的十个战士死守，直到被炮火埋葬在据点里。第三营防守着洪桥据点，副营长吕湘滨和连长戴崇谦中弹阵亡，残部仍然拼死抵抗。