杨帅掌握了这一新情况，即日寇新增加来三十三师团将作为主力向我长沙外围进袭，立即将原来由西向东阻击敌人的计划，改变为由南向北防守敌人进攻的部署。并大胆派出杨志的特战营穿插到33师团防线后方袭击。
当晚杨志率特战营绕出白沙岭潜入到33师团阵线后方，经过侦察发现了33师团甘粕重太郎的师部。当晚杨志兵分成三路，从三个方向发起袭击。杨志亲率一连从正面袭击33师团师部，二连从左侧袭击，三连从右侧袭击。杨志率一连悄悄潜近，高杆龙率侦察排干掉鬼子哨兵后，全连进入村庄，将至师团指挥部时，被鬼子巡逻哨发现，不得已发起强攻。同时，左右方向的二连、三连也发起了攻击。弟兄们以强大的火力推进，打得鬼子落花流水、不断后撤。而33师团长甘粕重太郎，这个学院派的将军彻底慌了神，连军服都没穿好，就急忙在卫兵的护卫下仓惶而逃。
经过当夜的袭击，甘粕重太郎惊魂不定，下令33师团后撤了十多公里，迟迟不敢再进攻。
其余各方向的日寇部队，在我军各部队一层又一层的阻击、防守、再撤退的运动战术中，被进一步引诱深入包围圈内。此时，我军在侧翼和后方预置的部队开始发动了，对进犯之敌进行了猛烈侧击和夜袭。乘日寇空军夜间不能活动时，大举攻击，主要攻其增援，破其运输补给，毁坏铁道和公路交通，使其先头部队得不到粮秣弹药补充，以致敌寇的坦克、炮兵以及机械化部队无法活动，形成被腰击而处于瓮中之势；因而迫使进犯日寇不得不仓惶向北撤退。
在日寇撤退途中，我军各部队展开全力进攻，其中20军最为突出，击毙敌人无数，活俘的也不少，缴获日寇战车大炮数门，军马二十余匹，可编骑兵一个排。日寇伤亡惨重，遗尸遍野，狼狈地撤回原来新墙河以北及鄂南原来的驻地。在这次会战中，20军表现杰出，杨帅指挥卓越，被升为第九战区副司令长官（仍兼第二十七集团总司令）。
第一次长沙会战，我军伤亡5.9万余人，日寇伤亡近3万多人，且损失了大批的战车火炮及各类物资。薛岳将军坚定的抗战信念和机智的指挥水平，以及我军将士们的英勇敢战，是我军摧毁日寇战斗信心的开始，自此之后，日寇对我军再无必胜之心。
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