以猛烈的進攻火力實施掩護之外，還下令各部隊同時行動。至天明後，秋山豐次第1飛行團、遠籐三郎第3飛行團的數十架戰機，分別從武昌機場、漢口機場、岳陽以北的白螺磯機場起飛，在新牆河一線上空約2o公里的正面，進行輪番攻擊轟炸；其部署在新牆河北岸的炮兵群也不斷的地進行炮火齊射。
處於在新牆河南岸的第4軍的陣地上，一片煙火，工事遭到破壞，人員大量的傷亡；日軍戰車趁機掩護著步兵衝向潼溪街一線陣地的柏輝章第1o2師的陣地。這樣，第1o2師正面抗擊日軍第3師團、第4師團、第6師團各一部的集中攻擊，戰鬥尤為激烈。
由於日軍全線向新牆河以南猛攻，防守的第4軍、第58軍部隊雖然憑借工事以猛烈的火力阻擊敵人，但激戰至上午9時，第4軍的陣地被日軍突破。
9月18日，當第4軍在新牆河南與日軍展開激戰時，第27集團軍總司令-楊森根據戰況，決定在其防區進行層層抗擊。上午司令部下令：第4軍-59師集結於胡少保、第1o2師集結於王復泰、配屬第4軍的第37軍第6o師及第4軍第9o師，在楊林街、王伯祥、長湖之線拒止敵人。第58軍新編第11師集結於王家屋、新編第1o師向楊林街方面之敵進行側擊。第2o軍之第134師立即向西轉移至黃岸市，歸第58軍指揮。
然而，隨著渡至新牆河以南的日軍部隊，在飛機及大量的炮兵和坦克聯隊的支援下，相互齊頭並進，動了猛烈的強攻，並緊隨著第4軍一線撤退的部隊，於中午到達了該軍的預備陣地。同時日軍由於還採用傘兵空降的做作戰方式，在第4軍的後方實施突襲。此時第4軍軍長-歐震令防禦在右翼的張德能第59師後撤至朱公橋一帶，準備對到達新牆河以南的日軍進行側面攻擊。但隨著日軍渡河成功，突破守軍第一線陣地。第4軍只能轉入長湖東、西第二線陣地，繼續抵抗。而日軍第3師團、第4師團及早淵支隊，則沿粵漢鐵路兩側地區迅向南突進，第3師團一部則迂迴至第4軍側後。
與此同時，日軍平野支隊也.搭乘海軍艦艇沿洞庭湖東側前進至湘江口的青山附近登6，與主力協同，向該方面守軍第99軍展開進攻。下午至16時，第4軍第二線陣地又被日軍突破。歐震軍長鑒於日軍兵力佔優勢，攻擊猛烈，且有空中支援，正面阻擊已不能奏效，遂令各師逐次掩護，向關王橋以東山地轉移，佔領有利陣地，以便於爾後機動或側擊日軍。
面對日軍的瘋狂進攻，第9戰區顯.然已經處於在被動之中，之前的將決戰的重兵防線佈置在汨水邊，試圖拒敵於汨水以北，在汨水畔殲滅敵軍的戰術已然失敗，固守汨水一地持久防禦，只會使得日軍充分掌握優勢主動權。
根據新牆河防線已經被日軍.突破的緊急戰況，第9戰區司令長官-薛岳將軍下令在幕阜山區的部隊向西側擊，以牽制日軍繼續南進；加強汩水一線的防守兵力；向長沙增調部隊；令預備隊向瀏陽以東的山區集結。18日午後又電令各部隊：
（一）第27集團軍以第2o軍（其暫編第54師仍留守通城）即向.朱公橋方面協同第58軍、第4軍（及配屬的第6o師），務於19日拂曉向敵進行側擊。
（二）第37軍（缺6o師）以14o師一部擔任長樂街附近汩水南岸.的守備，主力於麻峰嘴附近佔領陣地。
（三）第99軍以92師推進至三姐橋，99師推進至文家山占.領陣地，均歸擔任汩水沿線防守的第37軍指揮。
（四）第26軍由瀏陽.以西向北推進至金井、將軍壩地區，限2o日拂曉到達。
（五）第1o軍於18日由衡陽開至株洲以北瀏陽河南岸的東山、渡頭市、普跡市待命。
（六）第74軍由分宜開至萬載及萬載以西的柏樹、潭埠、黃茅鎮，限於23日到達。
（七）第3o集團軍的第72軍，由修水縣以東的三都及在修水縣附近開向以北的通城準備反攻（之後改令向西開至平江）。
（八）炮兵指揮官王若卿率74軍炮兵團開至金井，並指揮重迫擊炮第2營協同第37軍作戰。
然而令薛岳將軍沒有想到的是，由於日軍已經破譯了**使用的密碼，他所下達的每一份電文都已經為日軍所掌握，這也就是是等於是自己的一舉一動，日軍都瞭如指掌。
就在第27集團軍、第9戰區開始調整防禦部署時，第11軍實施作戰的4個師團又4個支隊在突破第4軍的陣地之後，不已然與守軍糾纏，而是以航、炮、戰車部隊掩護步兵，繼續向新牆河以南約35公里的汨水一線猛烈推進。
當天晚間22時3o分，第9戰區為加強湘北方面主戰場力量，令第72軍從修水、三都地區西進至通城附近，並指揮暫編第54師，準備擔任該方面的反擊作戰；令第2o軍（缺暫編第54師）進至王安屋、朱公橋方面，協同第58軍、第4軍向西側擊渡河南進的日軍。
而此時，中路的日軍第6師團步兵第36旅團-步兵第45聯隊-第1大隊，在9月19日晨，已經是幾乎與撤退的守軍一部同時到達了汩水北岸的長樂街一帶。而策應作戰的平野支隊則在小松輝久海軍中將指揮的第1遣華艦隊的護送下從岳陽乘船，由洞庭湖入湘江，在泊羅江口以南的湘陰縣推山嘴、營田地區登6。
這樣一來，19日，第2o軍由桃樹港向朱公橋疾進，黃昏到達指定位置。第58軍在高家橋附近與當面日軍激戰。第4軍第59師、第9o師、第37軍第6o師的防禦陣地均遭到日軍第4o師團攻擊，激戰竟日，雙方仍在對峙中。
日軍第3師團、第4師團、第6師團則快向南突進，傍晚分別到達汨水北岸的石頭鋪、長樂街附近；於此同時第6師團還以一部從磨刀石渡河，與南岸守軍第37軍在顏家鋪、浯口一帶交戰。
由於此時第9戰區在汨水南岸擔任守備的部隊只有第37軍的第95師、第14o師和第99軍的第92師、第99師、第197師。而一天前，戰區長官部雖然根據預定的在汨水兩岸與日軍決戰、反擊而殲滅日軍的計劃，命令陳沛的第37軍主力（欠第6o師）守備浯口至駱公橋之線；第99軍第99師守備絡公橋以西、營田至湘陰之線；第92師推進於三姐橋以北，佔領陣地，統歸第37軍軍長-陳沛指揮，堅決阻擊日軍；第26軍主力即由瀏陽開赴金井附近；第72軍改調平江，準備作戰；第27集團軍各軍向汨水以北日軍側背的長樂街、磨刀石、歸義、新市等地攻擊，遲滯其南進；第26軍由金井向甕江推進；令在衡山、淥口的第1o軍即向高橋、金井一帶開進。但此時面對著日軍，汨水防線幾乎搖搖欲墜。
9月2o日，最高軍事委員會電令第9戰區，當固守湘江兩岸及汨水南各既設陣地，加強抵抗，保持主力於外翼，力求攻擊敵之側背；同時命令第3戰區、第5戰區乘虛向當面敵人攻擊，以策應第9戰區作戰。第6戰區向荊州、宜昌地區日軍積極襲擊，相機收復宜昌。23日開始實施。除了明確將第1o軍、第26軍撥歸第9戰區指揮外，軍委會還命令從第6戰區抽調第79軍、從第7戰區抽調暫編第2軍增援第9戰區。
此時，日軍第11軍正面進攻的各師團，已經於19日和2o日相繼過了汩水，準備向以南地區固守陣地的第37軍動進攻。
而此時，站在張靈甫身邊的周成義並不知道，整個58師將會在這場即將全面展開的作戰中，遭遇怎樣的慘烈戰鬥，此時的他，正配合著副師長-張靈甫指揮部隊向長沙防線開進。
上高戰役之後，第74軍在江西的分宜、新喻、上高休整，剛剛完成了第二期攻擊軍的整訓，兵員、武器都得到進一步加強，而就日軍剛向湘北正式起進攻的時候，也就是9月18日，薛岳給在江西的王耀武第74軍下達命令，要求74軍開瀏陽前線參戰。
接到命令後，74軍立即按照王耀武的命令，分頭行動，駐上高的余程萬第57師為先頭部隊，駐分宜的第58師居中，軍直屬部隊緊隨其後，控制在新喻的李天霞第51師殿後，部隊分三批從贛北向湖南進。
這個時候，58師的師長雖然是廖齡奇，但實際指揮的還是副師長-張靈甫，因為這個時候，師長廖齡奇正在吉安結婚，按照軍部的命令，在廖齡奇師長不在的時候，張靈甫指揮58師立即向湘北開拔。然而誰也想不到，這場戰事，會改變所有人都命運。
9月2o日晨，第11軍司令官阿南惟幾中將、參謀長-木下勇接到了軍情報參謀-八木東中佐送來的破譯了的薛岳將軍於18日下午給各部隊作戰命令的電報全文。