危急关头，薛岳的命令再一次被日军截获。
获悉薛岳派出74军的情报之后，日军快速调整了部署，命令第6师团放弃占领平江、第40师团放弃围歼26军残部，同时第3、4师团向捞刀河以南突击。
日军四个师团布下一张大网，等待着王耀武和他的74军。
王耀武对此一无所知。
9月27日凌晨，74军57师向当面第3师团发起进攻。虽然在战斗打响之初，第3师团经过了一阵慌乱。但很快在战机的支援下向57师发起凶猛的反扑。
57师和第3师团激战之际，日军第4师团从左侧发起了对57师的猛攻。
以1个师独自面对日军两个主力师团猛攻，57师损失惨重。
另一边58师也被日军第3，第6师团分割成数段，各级指挥处于瘫痪之中，58师陷入了苦战。
51师也在9月27日凌晨被日军突袭，51师师长李天霞面临日军强大压力擅自收缩了阵地，结果这导致57师阵地很快被日军突破。
入夜，日军袭击74军军部，74军军直属队打散。
军长王耀武率卫士紧急突围，卫士排长被俘虏后遭日军砍死，王耀武借着夜色才得以逃脱。
经过1天的战斗，74军只有51师还算比较完整，57，58两师均被打散。
最强王牌74军溃败之后，整个第9战区主力已经残破，薛岳只得放弃长沙。
9月27日，日军早渊支队突入长沙，同一天日军第4师团主力进入长沙。
抗战以来，日军第一次占领了这座中国重镇。
然而在这关键时刻，陈诚救了薛岳。
日军占领长沙，让阿南惟几非常欣喜。
可是阿南惟几的高兴没有持续太久，湖北宜昌突然遭到我第6战区陈诚所部的大面积围攻，局势岌岌可危。
一旦宜昌失守，占领长沙的功劳会被冲淡很多，甚至阿南惟几本人也会面临严厉的处罚。阿南惟几只得快速带队撤退并且救援宜昌守军。
日军从长沙北返，中国军队对回撤的日军展开多路进攻，日军一路撤退也遭受了严重损失。
第二次长沙会战也因为在中国军队其他战场尤其是宜昌战场的行动，迫使日军撤离长沙而结束。
在这场会战里，日军记载我军阵亡54000人，另有4300人被俘虏；日军战死1670人，负伤5184人——毫无疑问日军依旧缩小了自己的伤亡数据。
在第9战区后面的报告中，我军伤亡17426人，日军伤亡48327人。但实际上我军参战各部损失均接近50%，第9战区的数据同样有水分。
战后，国府大力宣传“第二次长沙大捷”更多地是出于鼓舞士气和提高我们国际形象的考虑。
实际上，如果不是后期陈诚等在其他战场的牵制行动，薛岳会遭受更大的损失。
第27集团军总司令杨森的检讨或许可以让我们更好地了解当时的情况。
他认为我方对敌情判断过于主观，友军之间缺乏必要的协同，部队运动因迟缓而错失战机是此次会战失败的主要原因。
“甚至在战局极度紧张时期，（有指挥官）不肯拼命与友军协力，反抛弃任务，率部遁入深山”。
时间不等人，第三次长沙会战在不久的将来即将到来。而这一次薛岳和他的将领们会怎样应对呢？