对日军第116师团增援部队所据守的湖口、彭泽、马当、贵池、繁昌等沿江要点多次袭击。第五战区李品仙第21集团军向长江北岸各据点和平汉铁路南段各据点进行袭击。第六战区司令长官陈诚趁病要命，在日军抽空江汉一带兵力时，竟然于9月20日克复宜昌，23日开始发起攻势。阿帷南几终于彻底说服了自己，下令全线撤退。
薛岳不是善人，老虎仔名不虚传，侦知日军退却，大喜。决定让浏阳河、捞刀河、汩罗江和新墙河又一次发挥作用，成为日军撤退的天然屏障，让日军每一次渡河回撤都是一场恶梦，力求让日军的退兵不能渡过新墙河。命令粤军邹洪暂编第2军、夏楚中第79军向正面日军跟踪追击，命令位于捞刀河、汨罗江南北地区的第74军、杨森第27集团军所属各军(欧震第4军、杨汉域第20军、滇军孙渡第58军)并指挥韩全朴第72军、萧之楚第26军和高魁元第99军各依现在位置截击、侧击日军。薛岳的目的很简单，四次半渡而击，四次尾击残部，利用河流的地利，消灭日军有生力量。
重庆的老蒋也发现有便宜可占，发电报要求“第九战区应乘敌疲惫，果敢追击，乘机占领岳阳，并应积极破坏武岳铁路，分向各路退却敌人沿途袭击、伏击，猛烈打击，使其不能退守原防;并牵制防守，滞其向武汉方面转移，以利第三、第五、第六战区之作战“
10月9日，日军残部退回新墙河以北，恢复战役前态势，第二次长沙会战至此结束。
是役，日军12万人参与进攻，死亡4万8千人，中国军队30万人参与作战，阵亡人数超过5万，略多于日军。然而却是一场前所未有的大胜利，不仅是力量的胜利，更是智慧的胜利，英泰晤士报讥称：“日本抄袭华军的钳形战术，结果为华军的钳形战术所击破。”
重庆的蒋委员长兴奋异常，委少有的喝了一杯红酒，发给薛岳的祝捷电报辞藻之美，浮夸之极，誉此阵为天炉，称薛岳为天炉战将。
薛岳是个极理智的人，回电认为，此战之所以得胜，主要是白总长之决策与陈部长之提议，至于伯陵，执行无差错而已。
蒋委员长回电再赞了薛岳一番不居功自傲品德可嘉之后，也想起了总参谋部的功绩，换了一套配上五星上将衔的军装，从桂园来到参谋部。有日子没有来参谋部了，把值班的参谋人员吓了个鸡飞狗跳，好在老蒋心情不错，挥挥手，一切从简。进到参谋总部里，早有白崇禧迎了出来，白崇禧在韦永平一事向蒋介石表示了效忠之后，就再也不起异
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