攻打衡阳的日军两个主力师团，一个是第六十八师团，另一个也正是攻打常德的第一一六师团，师团长就是那个在常德折过戟的岩永旺，而其中的一个联队长正是松下靖次郎，这个松下中佐被岩永旺将军看中，通过横山勇司令官，从第三师团要了来。这一次他们遭遇了与常德几乎是相同的情况，于是故技重施，久攻不下之后，松下靖次郎又一次提出当初在常德曾提出来过的劝降手段。可惜得很，这一次方先觉军长并没有罗达的刚毅，派出自己的参谋长联络这些敌人，最终达成了停战。日本人冲进了衡阳城，方军长也成了俘虏。如果他再能坚持一天的话，后面的援兵到来，敌人也只能不攻自退了，便是退不了，也会负出更加沉重的代价。
虽然第十军的衡阳防卫战打得虎头蛇尾，但是不可否认的是，正是第十军那四十七个日夜的的浴血奋战，沉重地打击了日本侵略者嚣张的气焰，很大程度上妨碍了其原计划打通大陆交通的日程，并且令其遭受到了极其重大的损失，同时也为国军的军事转移创造了机会。
对于第十军最后的缴械，历来让后世的人们争论不已，毕竟，中国人有一种宁为玉碎，不为瓦全的骨气，但是在众多的指责之后，却又不得不面对当时惨烈的实情。第十军已经到了山穷水尽的地步，所有的防御工事被敌摧毁，弹尽援绝，已然是防无可防了，便是死撑下来也不过是被敌人全部消灭；而面对六千多的伤兵，突围已然无望。而后来事实证明，方先觉军长向日本人提出了三条要求，其一是保证生存官兵的安全，并让他们休息。其二，收容伤患予以治疗，并郑重埋葬阵亡官兵。其三，守城官兵绝不离开衡阳城。正是这些条件，才使得受难的官兵两千余及伤患官兵七千余，免除了被敌人屠杀的命运。
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日军在攻下衡阳之后，为了攻占广西，新成立了一个第六方面军，并以冈村宁次为司令官，出动日军第十一军六个师团又一个旅团，在四月二十九日开始，由衡阳沿湘桂铁路向广西方向攻击；又以日军第二十三军两个师团、一个旅团，于九月六日，由广东清远，沿西江向广西梧州进攻；另外还有一个旅团从广东遂溪向广西容县进攻。并有两个飞行团和舰队相助，共约十六万人。
而在广西迎敌的是第四战区司令长官张发奎所指挥的二十万国军，桂柳会战拉开了序幕。
九月十四日，日军第十一军攻占全州；九月二十二日，日军第二十三军攻陷梧州。到十月十一日，日军又攻占了平南、丹竹和桂平、蒙圩等地。十月二十一日，国军曾实施对桂平、蒙圩等地的日军进行反击，但是效果不大，打到十月二十八日，国军停止反击，退守武宣。与此同时，日军第十一军突破了桂林外围的防御线，于十一月四日进至桂林的市郊，并有一部向柳州而去。桂林攻防战正式打响。
十一月七日，第四战区将三方面军编组为左、中、右兵团，集中兵力保卫桂、柳。十一月九日，日军第四十、第五十八、第三十七师团和第三十四师团一部，向桂林城发起总攻。 同日，日军第二十三军第一零四师团、第十一军第三、第十三师团突破中央兵团的防御阵地,攻向柳州。十一月十一日，防守桂林城区的国军第三十一军大部牺牲，小部分只有七千残兵突出重围，桂林陷落；坚守柳州城区的国军第二十六军伤亡过半，奉命撤离，柳州失守。随后，日军第三、第十三师团沿黔桂铁路向西北往贵州方向进攻；日军第二十三军沿柳邕公路向西南进攻，十一月二十四日攻占南宁。
桂柳会战堪称是日军及国民政府军公认抗日战争里最凶猛惨烈战役之一，特别是桂林攻防战，在日军参谋本部的汇报中，日军在十天战事阵亡一万七千名士兵，大佐九名全部阵亡，而三十名中佐仅有四名存活，漓江水面血红，国军与日军双方的浮尸长达五公里。在日军一名阵亡中佐残存日记，以颤抖笔触写道：从南京天堂掉到地狱！
十二月十日，日军基本打通了计划中的大陆交通线，而国军已然是溃败千里。
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虽然在战术上日军赢得了惨胜，夺占了数座城市，却也因为抽调日本大阪、太平洋的五十万以上驻军至中国，陷入泥淖中。豫湘桂会战其实是日军的一个战略失败，也正是这场从四月开始打到年底的系列作战，客观上导致了其在太平洋战场上的失败。
而对于中国军队来说，桂系军在中央嫡系私心拒绝支持重兵器苦境下，单凭轻兵器竟能缔造日军侵华作战平均单日日军最高战亡兵数，可圈可点，青史留名。
此时，二战已近尾声，在盟国欧洲方面同一时期里，苏联正在白俄罗斯对德军展开歼灭战，而英美联军也在法国的诺曼底实施登陆，相比较而言，中国战区国军的败溃，已然成了世界的笑柄。分析原因，军委会的战略指导失误首当其冲。虽然军委会对于日军的主攻方向大致知悉，但终因为要支持远征军的滇缅作战，其主力和预备队配置很不适当。军委会的人还在错误地估计日方不会全力进攻，也不会永久占据所得之城，就象当初打常德一样，所以才致使豫、湘、桂大片的国土轮丧，空军基地、场站被毁。
日军尽管达成了作战企图，却不能、也没有力量保障大陆交通线的畅通无阻，所以根本不能阻挡美国战机对日本本土的空袭，由于兵力过于分散，反而为中国军队的反攻提供了条件。只是，过于保守的国民政府军事委员会，却没有很好的抓住这个战机。
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