杨森观察到惨烈的战局，为了杨汉域军能够坚守较长时间，命令孙渡军上阵，向杨干师当面的日军发起攻击。
战到夜晚，日军还不停歇，炮弹呼啸，守军各重要据点的电话线都被炸断。后半夜，各师派传令兵向杨汉域报告战况和伤亡，杨汉域认为第一线抵抗的目的已经达到，而部队伤亡较大，便命令第一三三师和第一三四师按预定计划实行逐步抵抗，向预定的梅仙和平江以东地区撤退。
第二天拂晓，杨汉域军在新墙河防线的最后一线阵地继续抗击尾随而来的日军。这时，日军丰岛师团与神田师团合作一处，沿粤汉铁路线南下，向汨罗江突进。
杨森见日军向纵深前进，杨汉域军有可能遭到围攻，命令孙渡军的两个师夹击围攻杨汉域军的日军。激战到傍晚，战事延伸到守军野战工事的第三线，阵地失而复得、得而又失，双方形成拉锯战。
28日，杨森接到薛岳下达的后撤命令，要求杨汉域率部向梅仙和平江以东地区转移，准备向日军侧后攻击。命令孙渡军实行逐步抵抗，逐渐向东南方斜线移动，撤到汨罗江南岸右翼的山地，从侧面攻击日军。
同时，薛岳将陈沛军和傅仲芳军摆在这里布防，构成战区的第二道防线。两个军以骆公桥为界，陈沛军守备骆公桥以东一线，傅仲芳军守备骆公桥以西的湘阴和营田一线。
当天，神田正种命令先头部队首先进攻汨罗江以北的陈沛军第九十五师警戒阵地。稍后，青木师团的先头部队，进攻陈沛军第六十师的警戒阵地。
日军的进攻没有进展，后续部队集结增援，再度发起攻势。青木师团继续攻击第六十师警戒阵地，直到守备长乐街的一个排全部战死，日军才占领了长乐街。夜晚，日军的两个师团全部渡过了汨罗江，直接威胁陈沛军第一线部队的左侧。
这时，阿南惟畿获悉日本第二十三军占领了香港，同时得到一份情报：他对面的中国第九战区，由于部分兵力南调，长沙守备力量薄弱。阿南看到自己的部队推进顺利，证实了守军兵力空虚。他认为，第十一军进攻长沙的时机已经成熟。
在旧年的最后一天，薛岳得到报告：日军主力分别到达长沙外围，青木师团到达长沙以东的永安市，神田师团到达东郊梨市，丰岛师团到达东南郊附近的东山，准备从东、北、南三面围攻长沙。
日军的第二线兵团，即池之上旅团、外圆支队、元泽支队和野口支队，分别达到汨罗江以北地区，正在继续向南推进。
薛岳一直呆在岳麓山爱晚亭附近的指挥所里，神经高度紧张，但他接到日军迫近长沙的报告，反而轻松了许多。
薛岳的天炉战法，是要把以长沙为中心的战场，当作一个聚歼日军的天然巨炉，杨森集团军已经在新墙河把日军引到了天炉之中，现在他需要的是四面八方的强大火力。
日军是否会进攻长沙，是否会钻进天炉的炉膛？如果日军果然进攻长沙，主力集结在长沙附近，那么，只要四方合围的中国军队及时赶到，就可以将日军围在炉膛里烧而烤之了。
薛岳为了就近指挥各部作战，决心画地为牢，坚持不下第一线。岳麓山是长沙的最高点，他在这里能够隔着湘江俯瞰战斗全景，亲耳听到保卫长沙的枪炮声。
新年元旦的拂晓，丰岛师团开始进攻。宫永盖世的野战炮兵第三联队与石井信的步兵第十八联队，一起扑向金盆岭，石野联队则扑向猴子石。日军来到这一片山地，企图抢占制高点。方先觉师第二十九团已经占领阵地，居高临下，用机枪和步枪猛烈射击，随后抛掷手榴弹，日军纷纷中弹倒地。
天亮后，日本第十一军参谋长木下勇率领随军记者飞到长沙上空，视察战常他和阿南一样，对这次进攻长沙充满信心，让飞机放慢速度，在长沙上空来回盘旋，用自负的声音压过马达的轰鸣：
“诸位，我大日本皇军，在天皇神佑之下，所向披靡。现在进行的作战，是我第十一军为配合香港作战而进行的。五天前，大日本的太阳旗，取代了昔日所谓日不落帝国的米字旗，飘扬在香港上空。今天，我第十一军将士要攻克长沙城，作为献给天皇陛下的新年礼物”
日军同时派出战机飞到长沙上空，协助步兵作战。日军与方先觉师拼杀，最后白刃相交，进行惨烈的肉搏。木下勇预期两天之内占领长沙，没想到初战就遭到顽强阻击。丰岛房太郎见攻击受阻，心急如焚。他手中还留有一张王牌，就是加藤素一的第二大队，这是从各联队中挑选出来的精兵组成的以擅长夜战而著称的部队，不到关键时刻，他是舍不得使用这张王牌的，现在他认为不得不用了。
日军在突破第一道防线后，乘胜向第二线进攻。葛先才的第二十八团用迫击炮和机步枪猛烈射击。日军已在第一线受到重大打击，锐气大减，葛先才团火力猛烈，遏止了日军的攻势。第二十八团是战斗力最强的团，葛先才的勇敢善战，为全军所公认。他的指挥所选在全线要冲修械所的背后，他表示决不离开修械所。
日军进攻葛先才团阵地时，第二十九团张团长已经到达师部。督战队队长杨正华见他神色惶惶，便单独去见方先觉，说：“敌人来得太快太猛，张团很难顶祝”