针对冈村的进攻，薛岳在参谋长吴逸志、参谋赵子立等人的共同谋划下制定了相应的作战方案：首先调集30多个师和三个挺进纵队共约24万人参加此次战役。采取以湘北为防御重点，将战略部署的核心之点总结为八个字，即：“后退、决战、争取外翼”的作战方针，意即在敌大规模进攻的时候，不死守一条战线，而是准备守下一条。逐步后退，在后退的过程中，以空间换取时间，一道一道防线的放弃，换取对日军进攻力量的大量杀伤和消耗。而日军则是一鼓作气，再而衰，三而竭，进攻的力量在逐渐衰竭。
1939年9月14日，赣中的日军率先对高安发动进攻。日军此次进攻共有三路人马：北路军，由樱井省三中将率领的第33师团，从驻扎地安义出发，经干洲、奉新、会埠、上富、村前、宜丰往上高进发，打击牵制在这一线布防的中国军队，为上高会战消除北面威胁。这一路共派出214、215两个联队，配属独立工兵联队一部合计兵力1万多人。
南路军，以池田直三少将率领的独立第20混成旅团，从驻扎地厚田街出发，经河口夏、丰城、独城、相城、华阳往上高包抄，以打击牵制在这一线布防的中国军队，为上高会战消除南面压力。该路军由独立102、103、104、105共四个大队组成，也配属一个独立工兵大队，合计兵力近万人。
上高会战的主力军为大贺茂中将自己率领的第34师团。为了赢得赌注，他将自己几乎全部的兵力都拉出，由216、217两个联队、配属独立山炮联队第2大队和第51大队组成中路军，总兵力2万多人。
以上三路日军共计4万余人，加上医疗、运输等配属部队，三路部队总兵力达到6万多人。这是冈村宁次湘赣作战计划中的第一步。为紧随其后发起了湘北方面的攻势做准备。赣中高安一带守军为第九战区副司令长官兼第19集团军总司令（前敌总指挥部）罗卓英司令，另新由薛岳总部改任的中将参谋长吴逸志佐战。指挥手下三个集团军74军、49军和70军顽强抵抗。上高会战后，第19集团军的战斗部署是：以战斗力较弱的第49军和70军作为赣江两岸的游击兵团，在第一线和第二线抵抗日军。在将日军引诱到第三线阵地后，向两翼张开，准备侧击日军。74军为决战部队，部署在第三线阵地上。此为赣江一带战场。另在新墙河江北一线，是由关麟征指挥的第15集团军在新墙河构筑的第一道防线，另外在汨罗江地区，该军还部署了第二道防线。
9月18日，战斗最先在新墙河江北打响，日军以第六、第13师团为主的5万日军主力从岳阳进逼新墙河江北方面，进攻关麟征第15集团军。
一连几日，日军使用炮火和飞机反复轰炸新墙河守军阵地，中国守军进行了拼死抵抗。在日军猛烈攻击下，第二天金龙山、斗篷山两处工事全被炸毁。但日军仍无法拿下中国守军阵地。
日军90多架飞机狂轰滥炸，机枪子弹上下左右横飞，守军一个连打得只剩下17个人，并且统统挂伤，有的还是被炸翻的泥土掩埋后侥幸脱险。9月20日，日军猛攻雷公山、草鞋岭，第195师史恩华部500壮士组成的加强营拼死抵抗。激战至22日，日军在十几辆坦克的掩护下向阵地疯狂进攻，史恩华部全体阵亡。
正当湘北的中国守军殊死抵抗的时候。9月21号，日军主要战线的左翼部队第33师团开始从颚南的通城倾巢而出，向南沿着幕府山一带杀来。那么其目的就是从东边绕过国民党军在新墙河、汨罗江设置的两道防线，伺机与湘北日军主力夹击国民党第15集团军。薛岳很快就识破了冈村的阴谋，迅速调动第八军前往增援负责鄂南方向防御的杨森的第27集团军。对日军第33师团进行尾击和侧击。川军老将杨森是这次战役战“后退、决战、争取外翼”战法的原设计人之一。他带领部队将日军的后路切断，第33师团被中国军队一路穷追猛赶，成了过河的卒子，自身难保。
薛岳的及时布置有力地挫败了冈村的阴谋。9月22日，就在史恩华营全部壮烈殉国的时候，195师防守的草鞋岭阵地仍然响着枪声。这个阵地的一个排在与日军激战五天五夜后，几乎全部阵亡，只剩下一个叫做仁连子的新兵。还在壕沟里继续作战。另一处阵地上，一个姓管的排长发觉正面的一角枪声稀落，前去查看。才发现原来只有仁连子一个人在抵抗，十分感动。便匍匐向前，拍了拍小伙子的肩膀，热泪盈眶的说，“好小子，我陪你，咱俩跟鬼子拼了。”他们于是在阵地里收集起一些散布的手榴弹，又击退了日军的数次进攻。傍晚，前来送饭的炊事兵看到这一幕情景，连忙跑回去报告连长，请求增援。连长下令将这两个人拖了下来。第二天，195师放弃草鞋岭阵地。也就在这一天，日军渡过新墙河。
接着，冈村宁次又使出了一手杀着：命令住在江北的第三师团抽出上村支队，趁着夜色的掩护，乘坐机动舟艇沿着湘江上行。9月23日凌晨在银田登陆。抄了中国军队第一道防线的后路，企图切断第15集团军的南退之路。
银田失手，出乎薛岳的预料。这个时候岗村宁次的企图是想合围、歼灭关麟征的第15集团军，应该说这是一个相当危急的关头。薛岳及时下达了一道撤退的命令，在危急的情况下，15集团军撤出了战斗。冈村合围的阴谋落了空。
尽管日第六师团在突破了中国军队第一道防线之后，直逼汨罗江防线，但在其他战线却很不顺利。在赣中，冈村宁次本来企图用101和106两个师团的兵力，由东向西打，以侧应由岳阳南下的主攻兵团。但却在高安、上铺、黄沙桥，遭到中国守军顽强的阻击，寸步难行。
上高、高安地区。
20日当晚，74军58师172团3营正在吃饭，突然电话响了，是师部副师长张灵甫打来的（事后得知58师师长廖龄奇回老家河南祁阳结婚，没有归队参战）。师长便由副师长张灵甫代任。师部要求所有将士立即归队进入预设阵地。副营长魏杰刚一放下电话就对身边的将士说："饭还没有吃完就来电话了，情况紧急，肯定是要打大仗了。"
张灵甫给魏杰布置任务是：在上高城北面有一座山，名叫龙形山，命令3营必须守住龙形山。守住此山，就等于守住了上高城的北面屏障，然后可以居高临下，痛击日军。
事有凑巧。此时3营营长陈鳌正在重庆集训，副营长魏杰和另一位副营长郭伦初代理营长，接受了在龙形山阻击日军的任务，并在张灵甫面前立了军令状，愿意与阵地共存亡，然后，魏杰带着第8连和一个机枪排开赴龙形山，郭伦初带另两个连在其右翼阵地设防。
等带着弟兄们来到上高城北的龙形山阵地前时，看到光秃秃的龙形山，魏杰大吃一惊。只见山上没有草木，一览无余，毫无遮挡，如果开战，日军的每一发炮弹都能够直接命中目标，弟兄们躲无可躲，藏无可藏。
可事已至此，怎么办？弟兄们望着魏杰，魏杰紧皱眉头死死盯着前方，忽儿用手指着龙形山，斩钉截铁地说："军令状已立，我们绝不后退一步，就是死，也要死在这座山上！"
话是这样说，但也绝不能轻易就让日军消灭。魏杰见龙形山下有一条无名河流，眼睛一转计上心来，命令战士们在河边挖掘壕沟，壕沟边扎起一排排草人儿，作为疑兵，迷惑日军。然后，魏杰分出一部分人在山上挖掘战壕，山上石头异常坚硬，用铁锹铲下去，只能铲出一条白印子，无奈之下，战士们只好把石头干打垒堆起来作为屏障。
当天，无战事。
傍晚时分，从高安方向涌来了一大群逃难的百姓，拖儿带女，哭声震天。他们站立在河边，彷徨无计，惊恐不安。显然，日军已经占领了高安县城。魏杰请示上级该怎么办？上级指示不要管，严防日军偷袭。
这真是一道难题。该怎么办呢？如果去援救乡亲们，日本人突然出现了怎么办？如果不救乡亲们，又于心何忍？战士们看着失魂落魄、悲怆无奈的乡亲们，眼泪都下来了，询问魏杰救还是不救。魏杰咬牙下定决心说："我们抗日是为了什么？不就是为了救国救民嘛？老百姓遭难，哪能不管？"魏杰遂分出一半士兵监视日军，另一半士兵护送乡亲们过河。值得庆幸的是，日军没有衔尾追赶。
士兵们将乡亲们送到通往上高的道路上时，日军还没有出现。魏杰知道日军很快就会进攻，高安已失，与之接壤的上高，很快就会遭受日军侵袭。他命令战士们抓紧时间休息，只派出固定哨和流动哨密切注意高安方向的动静。
当天夜晚，平安无事。
天亮后，日军出动了。
这与抗战时期日军的战术特点紊合：特别是高安会战，日军作战战术有两个特点：一是夜晚日军大部队绝不出动，严格按照"日出而作，日入而息"的作息时间，这是由日军的机械化武器装备决定的，飞机、坦克、大炮利于白天作战，视线开阔，目标明确，却都不利于夜战；二是日军每逢作战，先是飞机轰炸，然后大炮轰击，最后才是步兵冲锋。而中国军队由于武器装备落后太多，只能选择奇袭、夜袭和死守，所以付出的代价就比日军惨重得多。
当东方天际刚刚出现了一道霞光，日军的飞机就出现了。
最先出现的是两架日军飞机，它们在万道霞光中飞过来，银白色的机翼闪闪发光。魏杰判断出这应该是日军的侦察机，因为日军的轰炸机如果出动的时候，一定会像苍蝇一样一哄而上，狂轰滥炸，而侦察机只会一架两架。当年，日军欺负中国军队没有飞机，他们的侦察机和轰炸机出动的时候，从来都没有战斗机护航。
魏杰让士兵们趴在壕沟里，避免被日军飞机发现。一名机枪手按捺不住勾住扳机要对空射击，魏杰劝告说，飞机飞行极快，要被射中的概率几乎为零，而且还会暴露目标，不划算。
日军的飞机果然来得很快，战士们刚刚来得及俯下身体，飞机就飞到了头顶上，它们在龙形山的山顶上盘旋着，肆无忌惮，扬扬得意。魏杰看到了机翼上像烧饼一样的膏药旗鲜艳夺目。
飞机在龙形山上盘旋了两圈后，就继续飞向西方。魏杰让所有人做好准备，他知道，战斗很快就要打响了。
果然不久，天空中出现了日军五架轰炸机，呼啸着掠过龙形山，一阵震耳欲聋的爆炸声从河边传来，河边壕沟上的稻草人被炸得七零八落，日军错误地将那些稻草人当成了中国军队。第一波轰炸过后，空中又出现了十几架日军飞机，对着龙形山和龙形山周围疯狂投弹。面对日本人的飞机轰炸，3营束手无策，只能在弹坑中反复跳跃着、躲避着，爆炸的热浪和蒸汽一阵阵扑过来，战士们的身上衣服上全部都是泥土了。"
轰炸足足持续了半个小时。这时远处渐渐传来了沉闷的声响，是无数双皮鞋一起叩击地面的声音，这是日军进攻的脚步声。那时候的中国军队都穿着草鞋，条件好的能够穿上布鞋，而日军都是牛皮鞋和猪皮鞋。魏杰一声大喝“准备战斗”，士兵们像土拨鼠一样，从掩体里钻出来，抖落掉头上、身上的尘土，准备迎击日军。魏杰举起望远镜，他看到日军像蝗虫一样密密麻麻，他们喊着号子，排着整齐的队形，队伍中还有一面挑在枪刺上的膏药旗，膏药旗四周行走着几个腰挎指挥刀的日军。当然，这一定是日军的指挥官了。
魏杰高声喝叫两名重机枪手，把所有的弹匣都准备好，他用手指着日军的太阳旗，对机枪排张排长说："一会儿枪一响，你们照着太阳旗玩命地打，把这几个带刀的全部干掉。"
张排长笑着说："营长你放心，狗日的来咱这里，就是送死来了。"
日军慢慢地逼近了飘荡着硝烟的龙形山，他们大喇喇地走着，呜哩哇啦地喊着号子，膏药旗在风中呼啦啦地飘。日军怎么也没有想到国军会在寸草不生的龙形山上布防，因为这样光秃秃的山岗太不适宜防守了；或者，日军也想到龙形山上或许有国军布防，但国军肯定已经在多次的飞机狂轰滥炸下伤亡殆尽丧失了战斗力，所以他们趾高气扬地走过来，排着操练队形，而不是战斗队形。
日军慢慢地接近了龙形山，魏杰高喊一声："打！"士兵们从掩体里一齐露出半个头来，伸出枪支；重机枪也“嗒嗒嗒嗒”地欢叫着，子弹像泼水一样落在了日军整齐的队伍里。日军经过短暂的抵抗后，纷纷向后逃跑。魏杰举起望远镜，再也看不到那面耀武扬威的膏药旗和那几把自鸣得意的指挥刀了。
魏杰随即带着士兵们发起了冲锋，他站在山顶向两边望去，看到在视野所及的范围里，到处是仓皇逃遁的日军和英勇追击的国军。他们一口气追赶到了日军驻地，看到几间房屋里，日军的行军锅里还盛着大米稀粥，他摸着锅底，稀粥还是热的。日军逃跑得非常狼狈，连稀粥都来不及喝。
经查，魏杰所战斗的那条河流叫浦水，这里距离上高县城仅有十多公里。与魏杰他们交战的，是日军34师团216联队木下重四郎的第2大队。日军一个大队有1200人，而魏杰率领的一个连和一个机枪排最多也就200人。而日军第2大队之所以溃退，是因为他们已经意识到师团主力已经陷入了74军58师的包围圈中，如果逃得慢了，就会被包了饺子。实际战况也确实如此。第19集团军总司令罗卓英在少将参谋蓝介愚的建议下布防如下：将战斗力稍差的第70军由总预备队调为第一线守备部队，扼守东起樟树赣江西岸，横跨高安锦江，西至靖安北辽河口。将战斗力最强的第74军由第一线调为总预备队，控制上高以东及上高锦江南岸地区。
这两军的具体部署，李觉的第70军，包括第107师、预备第9师和第19师。其中第107师分两部，一部在祥符观、高安城、丁家圩、汪家圩一线；一部在锦江以南丰城市境域的松湖街、圳头一带。预备第9师分布在奉新地域的沿里、伍桥何一带。第19师部署在奉新以西的故县、车坪、会埠、渣村、竹溪、罗坊、冶城、上富镇一线。
王耀武的第74军，由李天霞为师长的第51师、施中诚为师长的第57师、张灵甫为副师长的第58师组成。其中第51师位于上高以东、锦江以南的上宅、胡家、鸡公岭、太阳、杨柳坪、界埠一带；第57师位于上高以东、锦江以北的泗溪、官桥、棠浦一线地区；第58师与第19集团军总部位于上高城附近，也就是魏杰所部防守的地段。
此外，远离高安战场的国军还有三个军，王铁汉的第49军，部署在南昌以南的向塘、温家圳、进贤一线；在赣北武宁一线还有川军第30集团军的2个军：第72军和第78军。
最终日军第33师团、独立第20混成旅团、第34师团均遭重创。包括进攻龙形山的34师团216联队第2大队大队同样遭到惨败，大队长木下重四郎也没有料到他的性命也会丢在上高城外。
再看新墙河一带，经过中国军队的正面抵抗，不断的杀伤和消耗日军的有生力量并通过交通破坏，从而遏制日军向长沙进攻的势头。特别是13师团的遭遇更是苦不堪言。他们一过新墙河，就不断遭到52军和37军的旁锤侧击。好不容易蹭到长乐街，已经是疲惫不堪，无力助攻了。至于从右翼营田登陆的第3师团，一上岸就被中国军队第70军的几支部队以游击战的方式追着打，有时双方稀里糊涂的打了起来，刚打上手，70军的部队突然就躲了起来。第三师团就被拖在三姐桥，进退两难。冈村宁次在发动此次会战前，忽视了从岳阳到长沙的地理因素。也没有把中国民众的力量计算在内。会战打响时，薛岳早已动员民众破坏了主要战线上的交通道路，又挖掉田埂，引水成河。日军机械化部队寸步难行。战车下了田，就像进了泥塘一样动弹不得。大到对他装甲机械化部队的行动造成影响，小到每个日本兵行动受阻。我们穿的是草鞋，日军穿的是皮鞋，那皮鞋是吸水，可以灌水的，灌上水比铅还沉，正所谓光脚不怕穿鞋的。
进攻比较顺利的是第六师团，从新墙河直杀到汨罗江，于9月25日抵达唠叨河北岸。然而此时，中国军队第15集团军52军主力已向汨罗江南岸转移。26日，日军猛攻汨罗江南岸中国守军阵地，此时薛岳正在调集六个师以上的兵力，尽快布防长沙，张网等待着日军钻入。日军第11军指挥所的冈村宁次不断接到战报，他为战场形势突然发生急剧变化大惑不解。尤其是日军第六师团突破中国军队第二道防线后的顺利进展，使他更加纳闷。于是冈村乘飞机视察战场，猛然发现：遍地的中国军队正从不同方向向长沙周围集结而来，这让他大惊失色。岗村反应还是比较敏锐的，他发现在这个进攻过程当中，他所遭遇的抵抗是持续不断、没有衰竭的状况，而且他的部队的作战感觉越来越困难，不管从地理上，不管从后勤的支援、补给上，包括士兵的体力，部队的战斗意志，都出现了衰竭的状态。而这个时候，他又发现，中国军队已经打开了一个围歼决战的架势。于是，冈村适时地下达了全线撤退的命令。
冈村宁次撤军的决定太出乎人意料，以至于薛岳在接到日军撤退的报告后，竟不敢相信这是事实，他还等着在长沙郊区与对手一决高下呢。直到10月5日，我方击落敌机一架，发现了一份日军总撤退的命令后，薛岳才下令各部队追击。
10月5日，在汨罗江以南地区，中国军队与日军展开激战，迫使其北渡汨水向新墙河以北退却。10月8日，中国军队越过新墙河。10月14日，赣北、鄂南、湘北各站场均恢复到战前态势由此，冈村宁次和薛岳的智谋对决，在高潮还未到来之前就戛然而止。对战场变化洞察入微的两名主帅，都能及时识破对方予以致命一击的企图，并未分出高低优劣。但中国军队在会战中慷慨赴难，誓死杀敌的精神弥补了装备的不足，在与装备精良的日军比拼中胜出一筹。这次会战正值欧洲战争全面爆发后的十几天，德国采用闪电战攻击波兰，欧洲陷入了危机的关键时刻。中国军民团结一致，以伤亡4万余人的代价，毙伤日军3万余人，给予十多万日军以重创，从战略上挫败了日军的战略进攻，可谓意义重大。
而两年以后，第九战区的抗日将士能否再次击败来犯之敌呢？