此时，第37军阵地已被日军第3、第4师团攻破。为使第37军免遭日军全歼，薛岳令第37军南撤收容整理。于是，第37军全线南撤。而日军则跟踪第37军向栗桥、福临铺、金井进逼。
25日，在蒲塘地区陷入包围圈的第26军，在日军凌厉的攻势下已经难以招架了。是日夜，拼死向更鼓台、石湾方向突围。
在第9战区的部队中，有两支王牌部队。这就是素有“泰山军”之称的第10军和以“抗日铁军”闻名的第74军。
第10军军长李玉堂，山东广饶人，黄埔军校一期生。1938年夏任第8军军长。在武汉会战的南浔线战斗中，因战功卓著被蒋介石授予华胄勋章。指挥南浔作战的薛岳则赠送给第8军“泰山军”锦旗一面。“泰山军”之名由此而来。第一次长沙会战后，李玉堂调任第10军军长，“泰山军”之名也随之被带到了第10军。此后，该军就一直在衡山附近整训。
第10军是19日才接到开拔命令的。由于时间紧迫，根本来不及进行充分的作战准备工作，也没有对官兵进行必要的战斗动员教育，接到命令后，各部便匆匆起程。由于连续日夜行军，部队疲惫不堪，许多士兵边走边打瞌睡，有的甚至走着走着便倒在路旁睡着了。
22日，第10军终于赶到金井地区。当晚，第10军便接替了第37军第140师在金井及其以北地区的防务。
当时，在金井北面的瓮江、浯口一带都有日军。但浯口至金井间没有大道，只有崎岖的山路，且地形复杂。而沿瓮江南下，交通十分便利。因此，第10军判断日军不会从浯口直犯金井，而会从瓮江沿大道南下。于是，第10军以第190师防守瓮江至金井间的大道，并将其作为堵击日军南犯的重点，而以预备第10师驻守金井西北沿河的村庄。
由于预备第10师对敌情估计不足，加之缺乏严密的戒备，日军一支骑兵部队于23日拂晓前，从浯口取道崎岖小径直奔金井，对预备第10师进行偷袭。该师驻在金井西北最前沿的一个营，“鼾睡中被日军突入营舍，乱刀砍杀，猝不及防，受到很大损失，死伤二三百人”；该师其他各部，“不知敌人夜间从何而来，有多少人，阵势如何，于是在黑夜中盲目抵抗、搜索，乱作一团，师、团、营、连之间，失去联系。及到拂晓以后，师长方先觉才把情况弄清，报告军部”。
23日傍晚，预备第10师前哨发现日军的骑兵部队。师长立即下令全师做好战斗准备。次日拂晓，日军第4师团在飞机的掩护下向预备第10师阵地发起攻击。战至午后，日军改变攻击方法，以骑兵从正面冲锋，以步兵从两侧包抄。方先觉见部队有被合击的危险，立即下令撤退。金井遂告失陷。
方先觉在战后谈起这次战斗时曾说：“敌人此次尽用骑兵，专打我们的指挥机构。我们刚离开第一个指挥所，日军就抢先把我们第二个指挥所打烂了，破坏了通讯。他们有空军优势，侦察情报准确及时，行动迅速，使我们上下失掉联络，指挥意图无法下达，部队群龙无首，遇有情况无心应战，一味后退，战斗力完全丧失，以致我们这次如此惨败。”
第190师于23日上午奉命占领金井西面的古华山东北高地，堵截由浯口取小径进犯金井的日军后续部队。第190师遂兵分两路向古华山东北方向前进。途中与日军第3师团先头部队打了一场遭遇战。后奉命北上驰援第37军第140师作战。
24日，第190师又奉命返回到福临铺一带设防。师长朱岳率部占领福临铺北面之梁家塅阵地，以第568、第569团占领塅北警戒栗桥之敌；朱岳亲率第570团及师直属队占领梁家塅南端之高地。不料，朱岳在率部行进中突遭日军迂回的一队骑兵的侧击，朱岳负伤，副师长阵亡，师部直属部队和第570团溃散。不久，另两个团在日军的进攻下也向南撤退。
25日，第10军军部由金井向西南转移至孙家桥。傍晚，日军跟踪而至，第10军军部被围。军长李玉堂率特务营边打边向西北突围，一直跑到青山铺，脱离了战场。
日军在击溃预备第10师、第190师后，又集中兵力直扑第3师福临铺附近高仓段一线阵地。第3师虽拼死抵抗，无奈日军兵力过于强大，第3师很快被其分割成数段。战至26日，师长周庆祥只好令各团突围。
至此，素有“泰山军”之称的第10军全线溃败。
日军第11军司令部在9月22日中午发出向汨罗江南岸攻击前进的命令后，下午便开始筹划下一步的作战指导方针。经过讨论，形成这样一个决定：在击败金井附近国民党军队后，应向浏阳河下游追击，继而攻取长沙。
23日，日军第11军各师团对第9战区的第26、第37、第10军展开全面攻击。
当天早晨，天空正下着大雨。阿南惟畿在睡梦中被雨声惊醒。他醒来做的第一件事就是“祈祷上苍，但愿云开雾散”。因为雨天不利于进攻，特别是对作战飞机的影响更大。阿南惟畿认为，“今日为决战日”，“此次会战，应在今夜至明晨决定大势”。
24日傍晚，前线陆续发回战报：日军各个师团对第26、第37、第10军的包围圈业已完成，正在围歼之中；第3师团已将第140师击溃，傍晚时从福临铺东北方转入纵队追击；第6师团于早晨占领金井，切断了国民党军的退路；第26军的无线电台正午仍在蒲塘北方，企图向东南方逃脱；国民党军队有向长沙撤退的迹象。