中国军队夺回长沙，进入长沙城内。
在短短的一个星期内，第9战区第26、第37、第10军三个主力军便先后被日军击溃，这令薛岳十分恼火。日军正在向长沙步步紧逼，第9战区的战场态势越来越不利，薛岳决定让第74军担负起阻止日军南下的重担。他认为，如果第74军能阻住日军，那么，第9战区聚重兵于捞刀河一线，与日军还可一较高下。
薛岳之所以让第74军担此重任，是因为第74军有着骄人的抗战业绩。特别是在1941年春季的上高会战中，第74军奋勇杀敌，使日军伤亡惨重，赢得了“抗日铁军”的称号。
27日晚，第74军各部奉命突围，向醴陵集结。
第74军的防线被击破后，通往长沙的屏障已全部被清除。而此时守卫长沙的，只有第6战区前来增援的第79军第98师。
尽管如此，薛岳仍想竭力保住长沙。在他看来，失去长沙城，让日本人哪怕有一天的占领，都是他这个战区司令长官的耻辱。同时，他心中还有一层潜在的意识，那就是他要把长沙城变成中国各战区抗战的象征。
所以，此时的薛岳一面催促援军火速赶到长沙，一面命令滞留在敌后的第27集团军的3个军赶到长沙救驾；同时，令第26、第37、第10、第74军各率残部向正在逼近长沙的日军进行反击。
当时，第98师主力部队配置在城内，一部在捞刀河与浏阳河之间占领阵地，并在石灰嘴派出了警戒部队。
27日，日军早渊支队渡过浏阳河。在驱逐了第98师的警戒部队后，即向长沙挺进。第98师虽奋力抵抗，但早渊支队一部还是于当天下午5时左右从长沙城的东北角冲入城内，并控制了新开、经武两城门，掩护主力入城。早渊支队司令部于当夜23时进入城内。29日，日军第4师团开进长沙。薛岳要守住长沙的愿望还是未能实现。
在日军进入长沙的当晚，第7战区增援部队暂编第2军暂编第8师赶到长沙东郊左家塘附近。在获息日军已进入长沙后，即向长沙郊区的日军发动攻击。但该师仅到达1个旅的兵力，根本无力击退当面之敌。
28日，第79军暂编第6师到达岳麓山，薛岳即令其东渡湘江，驱逐进入长沙之敌。
29日，渡过湘江的暂编第6师向长沙城内日军发起攻击，并与早渊支队在市区发生巷战。但这时，日军第4师团主力也已开到长沙，第3、第6、第40师团全部到达长沙外围。由于兵力过于悬殊，暂编第6师只好撤出城去。
日军占领长沙后，以第4师团留驻长沙，其他师团向浏阳、株洲方向追击国民党军队。
第3师团自黄花市经金潭向株洲追击，29日在茭冲辅、油麻山一带与第74军第57师展开激战，双方伤亡惨重。当日9时，第29旅团的先遣队冲进株洲，13时撤出；30日14时返回金潭附近地区集结。第6师团击败第74军第51师后于29日进到镇头市集结。第40师团于28日进到浏阳县北盛仓，占领狮形山，29日集结于永安市。
至此，日军停止了全面进攻。接下来，阿南惟畿和他的前任冈村宁次做了同样一件令其对手没有想到的事——全线撤军。
此次作战，日军第11军从新墙河打到长沙，可谓一路势如破竹，所向披靡，虽然期间遭到过一些顽强的抵抗，但终究未能阻止其南下的脚步。从9月18日发起全面攻势至9月27日攻进长沙城，前后仅用了10天时间。阿南惟畿不禁为眼前的这种胜利所陶醉。
俗语有云：乐极生悲。正当阿南惟畿的大军向长沙长驱直入时，其后勤补给线却屡遭打击。运输部队被袭，后勤补给仓库被毁，类似的报告一个个接踵而至。阿南惟畿自然很清楚，作战部队若失去了弹药、给养的补充，那将意味着什么。
为了保证前线作战能够顺利进行下去，阿南惟畿也是不惜血本，一下子又派出50多辆装甲车向前线输送弹药、给养，同时又派出1000多名步兵做掩护。可阿南惟畿万万没想到，他的这支运输部队在9月29、30日行至金井西北之脱甲桥及麻峰嘴等地时，居然连人带车被国民党军队一股脑儿全部报销，而他的这一数目巨大的补给物资也有一半落到了他的敌人手里。
阿南惟畿搞不清楚这是哪些部队在其前线部队的后方捣鬼，他更难以接受这样一个事实。
其实，不断在后方打击日军后勤补给线的正是早已不被阿南惟畿放在眼里的以第27集团军为主的各部队。虽然在日军发起全面攻势时，身处最前线的第27集团军确实遭到不小的打击，但其所属各部并未遭到毁灭性的重创。因此当日军一路只顾南下后，第4、第20、第58军等部便跟在其屁股后面，时不时地从侧面或后面给他来上几枪。另外，他们在日军后方还有一项重要的任务，那就是打击日军的后勤补给线。经过不断地偷袭、围攻，日军的后勤补给线几乎全部被其切断。而且当日军攻进长沙时，他们也随之来到了长沙周围。
此时，阿南惟畿的面前摆着前线各师团急需补充的电文，而他却很难再向前线输送粮食、弹药等补给品了。无奈之下，阿南惟畿终于重复了他的前任冈村宁次曾下达过的命令：“全线撤退。”
其撤退计划是：第40师团先行撤退，然后第4、第3、第6师团再撤退；撤退路线：第40、第6师团沿永安——麻峰嘴——长乐——线北撤，第4师团沿长沙——湘阴——线北撤，第3师团则在上述两条线路中间北撤。
10月1日16时，日军第11军武汉军部通过广播声明：
“此次长沙、株洲作战，打击敌野战军及秋收的目的已达到，故即撤退，恢复原来态势。”
这个声明播出的时候，日军各师团按照阿南惟畿指定的路线已经开始撤退。
薛岳得到日军撤退的消息后，马上命令各军进行追击：
第58军超越浯口市以北，由长乐街、关王桥方面，自东向西截击；
第4军、第20军由福临铺、长乐街及栗桥、新市方面，自东向西截击；
第92、第99师由石子铺、福临铺及长沙栗桥方向，自东向西截击；
第72军经平江西北山地向杨林街方面实行超越截击；
第26军由浏阳西北自东向西清扫捞刀河南北两岸战场；
第74军由普迹市方面，自东向西清扫浏阳河南北两岸战场；
暂编第2军一部沿株洲至长沙大道东西地区，自南向北清扫战场；
第79军以1个师守备长沙，主力向新市、长乐街追击。
进攻者被迫撤退，被进攻者反而开始了追击，第二次长沙会战的战局在10月1日这一天发生了戏剧性的变化。
10月2日，薛岳致电蒋介石：“此次进犯之敌经我军廿六昼夜之围攻痛击，伤亡过半。而敌由武汉各地抽派民夫十五万赶筑新墙、汨罗后方交通路线，增援补充。但均被我军处处截断，尤其9月29、30日，在金井西北之脱甲桥及麻峰嘴各地，将其由长乐街方面向南追送粮弹之装甲车五十余辆，悉数击毁，死援兵一千余人，仍不能增援补给，继续作战，于东申(10月1日下午15至17时)开始突围北退。”
湘阴位于汨罗市西部，长沙西北部，地处洞庭湖区，湘江、资水尾闾。由此走水路沿湘江北上经洞庭湖可直达岳阳。
日军在发起全面攻势时，曾令平野支队经洞庭湖进入湘江，继而在下青山等处登陆。当时，日军并没有占领湘阴的打算，因此，在作战前期，湘阴城一直没有失守。
10月1日，日军第11军下达全线撤退的命令后，正在湘江江畔的平野支队奉命在湘阴城西北的白泥湖岸登陆，占领湘阴城，以掩护伤病员经湘阴城从水路北撤。
10月2日，日军飞机开始低空轮番地对湘阴城进行疯狂的轰炸、扫射。正在其毫无忌惮地肆虐之际，突然一阵猛烈的机枪扫射，一架飞机顿时拖着一股黑烟向远处栽了下去。其余日机见势不妙，立刻升高，掉头就逃。
当时，守卫湘阴城的是第99军第99师第295团第1营，营长是曹克人少校。他是湖南省桂阳县人，黄埔军校14期毕业生。
曹克人于9月24日奉命率领本营进驻湘阴，担负起保卫湘阴县城的任务。进入湘阴城后，曹克人立即指挥部队构筑工事，在湘阴城的北门和东门外构筑了三道防线，并在东门外设立了岗哨，日夜派兵巡逻，严阵以待。
曹克人是带着必死的决心来守湘阴城的。来此之前，他在给父母的信中这样写道：“国家养兵千日，用在一时，值此国家兴亡之秋，匹夫尚且有责，我为军人，怎能临阵退缩？尚望双亲大人体谅时艰，擅自颐养天年。我誓死抗日到底，此意已决。”
10月3日，日军平野支队在白泥湖岸登陆成功，随即便向湘阴城发起猛攻。
曹克人率部在第一道防线奋力抵抗。
由于日军兵力过于强大，第一道防线终被突破。曹克人率部退守第二道防线。
随即，日军又发起了一次次的冲锋，但还是未能攻进湘阴城。
10月4日晨，由新开港赶来增援的日军荒木支队从湘阴东北方加入战斗。随后，日军又在阵地后方空降了大批伞兵。这样一来，曹克人营便陷于日军三面夹攻的不利态势。
本来双方兵力就相差悬殊，日军再一夹击，曹克人营渐渐不支。曹克人只好率部且战且退，一直退到东湖的四甲堤上，准备从文星桥渡河，然后再依河岸为屏障，继续阻击日军的进攻。
不料，待曹克人营退到桥边时，桥上的木板已被日军破坏，无法渡河。这时，后面的日军又跟踪而至。
前有河流，后有追兵，陷入绝境的曹克人营全营战士在营长的带领下与日军展开了惨烈的肉搏战。
战至最后，全营只剩下曹克人和17名士兵弹尽负伤，力竭被俘。
日军将俘虏的中国士兵百般折磨后一一杀死。对于曹克人，他们的手段更为残忍。他们用刺刀割断了曹克人的舌头，削去了他的鼻子，挖去了他的双眼，最后又开膛破肚，把他的尸体钉在大街的一处墙壁之上。其兽行简直令人发指。
几天后，占据湘阴城的日军退走了。当成百上千的湘阴市民逃难回来，从曹克人殉难处走过时，血染的墙壁上，其头颅躯干仍清晰可辨。
住在湘阴城的一位老先生有感于曹克人及其全营官兵英勇牺牲的事迹，专门为此撰写了一副动人的挽联：
率孤军以守孤城，湘水竟无情，波涛不尽英雄血
摧敌锋而寒敌胆，楚疆今再捷，千古长留节烈名
湘阴人民为了永远纪念这些用自己的鲜血与生命捍卫过这座城市的英雄们，大家踊跃捐资，于1942年10月在城郊的义山上，为曹克人和他的战友们修建了一座烈士墓和一座纪念塔。在塔前竖立着的石砌牌坊上，镌刻着一副石刻的对联：
丹心悬日月，白骨镇山河此后，这座塔就被当地人称为白骨塔。
1984年1月12日，经湖南省人民政府批准，曹克人被追认为革命烈士。
