沉着应战。过去几十天里，八路军的运输机没少给他们空投补给，其中就包括大量武器弹药，打了这么久，他们不仅不缺乏武器，还从头到尾换装了一轮，mg-42通用机枪、波波沙冲锋枪、莫辛纳甘步枪、改用弹链供弹的捷克式魔改……应有尽有，手榴弹？随便扔，扔到吐都扔不完。日军一次次进攻，都被机枪、迫击炮和手榴弹砸了回去，在守军阵地前留下层层堆叠的尸体。

八月三日，日军第116师团迭经苦战，终于占领了当面一个啃了几十天都没啃下来的山头。直到现在他们才发现，山头上的战壕里蓄满了齐腰深的污水，战死的中国士兵在污水中泡得惨白肿胀，鲜血将污水染成了暗红色，可见守军一直是泡在血水中跟他们苦战的。

八月六日，第58师团终于从北门攻进了衡阳城中。然后他们就发现自闯进了马蜂窝里，机枪火力从四面八方射来，手榴弹从马路两边的建筑物窗口后面冰雹般砸落，打得他们死伤累累，寸步难行。

守军的处境已经非常艰难。

方先觉用电台向重庆发报：

敌军已经从北门冲进来，城内已无可用之兵，再得不到增援，生等只有以死报国了！

重庆方面回复：

再坚持三天，三天内就会有至少一个军打到衡阳城下，增援你们！

方先觉看完电报，咬牙下令：“再坚持三天！”

事实上，早在三天前，他们的援军已经出发了。

八月三日，经过休整已经恢复体力的远征军从永州出发，以八十八辆蝎式坦克为先导，向衡阳方向迅速推进。从来不畏惧打硬仗的滇军第60军冲在了最前面，几乎马上就跟部署在湘江两岸以隔绝中国军队对衡阳城增援路线的日军迎头撞上了，没有任何前戏，一场火星撞地球式的大战立即爆发。

结果让人大跌眼镜：在短短一天的恶战中，第60军当面的日军一个联