日军作为进攻主力的部队是68师团和116师团。
日军第68师团，是日本战斗力最为强悍的野战师团之一，有着出色的城市攻坚能力，士兵作战经验极其丰富。
而116师团是1939年编成的特设师团，作为11军的头等主力，无论是作战经验还是武器配备，都是日军顶尖水平。
根据日军第11军团长横山勇战前的估算，自己的精锐部队出马，只需一天就能占领衡阳，但他不知道的是，日军将在这里遭遇噩梦般的悲剧。
此时，驻守衡阳城的是国军第10军的1.7万人，虽然人数远不如日军，但这支部队绝不是能被敌人轻视的力量。
国军第10军（下辖第3师、第190师和预10师），是国军主力中最擅长防御的部队之一。
抗战八年，第10军打硬仗的次数和展现的顽强斗志，丝毫不亚于国军五大主力，被誉为“泰山军”。
军长方先觉，是黄埔三期中第二个担任军长的将领，有着出色的指挥能力。
但由于部队在常德保卫战中遭到日军重创，编制不全，装备也没有得到及时补充，战前部队进入相当于两个师的兵力共1.7万人。
此次驻守衡阳，蒋介石严令部队务必坚守七到十天。
此时，中日兵力比值达到了1:5.8，如此悬殊的兵力对比，在整个抗日战争中都是首次出现，更不要提日军精良的武器装备了。
毫无疑问，一般国军面对这种情况，不用说守城；或者说即便守城，别说抵抗十天，就是能抵抗几个小时，也算是奇迹了。
但这支残军却创造了举世震惊的奇迹。
虽然衡阳城的城墙已经被拆除，但方先觉根据依势而守的道理，为战斗做好了一切准备：
疏散城内百姓；预备大量石油，阻止涉水登陆的日军；在城外构筑了著名的方先觉壕。
方先觉壕是一条笔直长宽均五米，外侧倾斜，内壁直立的壕沟，纵深达到300到400米，外沿设置铁丝网和雷区，里端则人工削去小山和丘陵的缓坡，形成高达四米的断崖。
这种战壕使日军既无法接近也难以攀登。
至此，衡阳城成为了名副其实的军事要塞。
1944年6月23日凌晨，抗战史上最惨烈的战役之一——衡阳保卫战正式打响。
日军第68师团五千余人，强度耒水，向190师防守阵地突击，激烈的衡阳保卫战进入第一阶段。
日军进攻的首要目标是进攻位于衡阳外围的衡阳机场站，至26日傍晚，虽然日军成功占领机场，但得到的只是一片废墟。
27日14时，日军在步炮空部队协同下，对第10军所有阵地发起猛攻，但很快，日军就见识到了方先觉壕的恐怖。
日军士兵在断崖内没有任何掩体可用于躲避，全部成了国军的活靶子。
不仅如此，国军还充分利用国产迫击炮的灵活性，抵近射击聚集的日军。
在国军出色的战术指挥下，战至当晚，虽然国军的障碍物被日军破坏殆尽，但日军始终没有前进一步。
久攻不下的日军决定以毒气开路，实施重点突破，目标是国军阵地突出部的张家山阵地。
自28日起，日军对张家山阵地集中优势炮击，对国军阵地和各种障碍物进行轰炸，其中还伴随着大量的毒气弹。
尽管如此，守军凭借着以死报国的信念，死战不退，冒着中毒的危险与数倍于己的敌人展开了激烈的白刃战。
至29日，张家山主战场两座高山尸横遍野，中日两军向对方发动阶梯式冲锋，杀得地动山摇。
张家山阵地的战斗进入到最惨烈的阶段，为了坚守阵地，工兵连长黄仁华在身陷重围、身负重伤的情况下，毅然决然地拉响了手雷与日军同归于尽。
搜索连中尉王振亚带头冲锋，即使身中数枪，也用尽最后的力量抱住敌军，拉响了手中的手雷。
正是在无数人的英勇奋战下，国军依旧牢牢占据张家山主阵地。
日军除利用毒气占领停兵山、高岭两个据点外，一无所获。
7月2日，日军dàn • yào 消耗一空，被迫宣布暂停进攻，国军取得了衡阳保卫战第一阶段的胜利。
11日，经过充分补给的日军又一次向衡阳发动了猛攻，衡阳保卫战第二阶段正式拉开了序幕。
战斗开始后，日军一反常态，以100人为一梯队，使用人海战术，密集冲锋，国军防守阵地遭遇了空前的压力。