第3、6师团在春华山一带没有捞到大鱼，渡过捞刀河，直奔长沙。然而中途第3师团得知第4师已率先进抵长沙，师团长丰岛贪功，致电阿南惟几，“据情报，敌军主力已向株洲转移，长沙已是空城，攻占意义不大。”也不等回电率领第3师团往株州而去。
宜昌的战斗也打的如火如荼，第6战区终于在9月30号扫清了宜昌外围，完成了对宜昌城的合围，部队对宜昌城发起总攻。日军第39师团被挡在宜昌的外围。
阿南维几有些着急上火，宜昌城危急。湘北的战斗也进行了十多了，74师也还没找到，补给线又频频遭到袭击，前线补给开始困难。阿南维几考虑到已重创邻九战区，也该撤军了。最终10月1日阿南惟几下达了撤军命令：着第40师团先行，第4、第3、第6师团并粒其中第40、第6师团居右，经永安湿麻峰咀—长乐街路线北返；第4师团居左，沿长沙—湘阴之线北返；第3师团居中，沿左右之间的道路北返。
此时第4师团已强渡捞刀河、浏阳河进攻到长沙城外，与国军第79军展开激战。第4师团战力强横，第79军被击溃。就在国军准备在长沙城内打巷战时，第4师团却撤退了。
第4师团收到了尽快结束战斗，向北撤湍命令。第4师团手脚麻利的渡过浏阳河、捞刀河。日军其它部队也收到了命令，第3师团一度占领株州，收到命令后，日军部队撤退。薛岳察觉到了日军全军撤退，立即命令部队拦截。浏阳的74军正好派上用场。部队首先在金潭侧击了从株州撤湍第3师团。重创第3师团，这时暂编第二军也从株州追击上来。第3师团如丧家之犬，往北突围。74军又在永安、春华山拦截第6师团，第6师被第74军围追堵截也脱了一层皮。
湘北战场至此攻守角色互换，猎人变成了猎物。薛岳命令第79军向长乐街、新市方向追击日军，第58军进抵关王桥，第72军前往杨林桥伏击日军，第99军，第10军进抵营田拦截。第20军、74军进抵福林埔、金井。右路第4师团遭第99军、第10军侧击，但奈何两军前期作战皆受损严重，第4师团冲破拦截越过泪罗江，中路第3师团、右路第6师团、第40师团遭国军逐次拦截，损失惨重，会战局势完全倒向国军这边。
阿南维几在司令部像热锅上的蚂蚁，宜昌第13师团师团长已发来决别电，第39师、早渊支队还陷在途郑阿南维几早就下令日军使用特种弹，来对付拦截的国军，还派出飞机助战。日军向宜昌前进的速度明显快了多。
宜昌城已到了最后时刻，待第13师团师团长内山英太郎等高级军官切腹后，第13师团宜昌守军完全崩溃，残余士兵大叫着板哉与国军拼命，被全部击毙，国军占领了宜昌城。可惜的是最后时刻第39师团、早渊支队正好赶到，冲进了宜昌城。两军又在宜昌城展开了巷战，国军攻城部队力竭，逐步退出宜昌城，在最后关头国军还是功亏一篑，宜昌城得而复失。
右路日军第4师团湍很快，渡过新墙河，其部队损失不是很大。而其他两路日军部队就没这么幸运了，一路不断遭到拦截、侧击，往往为摆脱拦截，还要断尾求生。
10月10日各路日军终于退回到出发阵地。中日两军战线恢复到战前状态。
会战后中日两国都声称取得了会战的胜利，双方发布的战报水份都非常的大。实际伤亡比中：日=1.5：1，国军伤亡5.7万人，日军伤亡3.9万人。最亮眼的战绩在宜昌，歼灭邻13师团余人，师团长内山英太郎等高级军官切腹自杀。国军损失也很大，第九战区第4、26、37、10等军基本上损失达到30一50%，其中第4军102师损失更是高达90%。所幸的是战略军第47军损失不大。
第二次长沙会战的胜利，发生在苏德战争爆发后不久，此时法国已经失败，英国、苏维埃联盟在处处挨打。此战让中国在国际上树立威望。让美英盟国看到了中国战场的价值，间接推动了美英盟国对中国的物资支持。这一点非常重要，苏德战争的爆发导致苏俄无力支援我国，我国在国际上陷入了孤立，我国急需物资的支持。
另外会战我国的胜利，加剧了日本的内政外交危机，导致近卫内阁垮台。同时，日本在对美谈判中的强硬态度也因此受到削弱，进一步动摇了其战争基础。
会战挫败了日军的战略意图。日军在会战中的主要目标是消灭中国第九战区的主力，以便集中力量入侵东南亚。然而，由于中国军队的顽强抵抗，日军未能达到这一目标，从而延缓了其入侵东南亚的计划。
李振华的判断再一次得到了印证，便他在国军中的影响进一步提升。两年前李振华预测日军必定入侵东南亚。1941年7月日军公然开入法属越南后，日本的意图已是昭然若揭。
从李振华多次提醒国府这件事上，国府判断李振华此人虽是共党，但更是一个民族主义者。李振华没有像一般的共党一样从心底里对国府充满恶福在抗日的问题上，国共双方达成合作是形势所迫，国共之间的矛盾重重，双方可以是既合作又相互提防。
李振华的这些分析和建议都是通过延安总部转发过来的。在中共总部高层、山东地区中共高层都不是秘密。 像李振华这样的聪明的人怎么可能会不知道此事有可能的隐患。
国府很好奇李振华先是中国人，还是先是共产党。这件事可能就是李振华的弱点和突破口，国府可以做些文章。
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