1941年9月7日，日军第11军在湘北岳阳以南地区向中国军队展开猛烈攻势。此次会战日军新任指挥官为阿南惟几。
为了隐蔽第二次进攻长沙的战役企图，同时拔除作战时的后顾之忧，阿南惟畿耍了个花招：他首先动用所部最精锐的熊本第6师团扫荡第九战区前哨阵地大云山。
大云山是一座位于岳阳境内东南方向、海拔1000多米的道教名山，是南岳衡山的余脉，大云山驻军居高临下，与新墙河防线的国军互为依托，战略位置非常重要。
是日，日军第6师团长神田正种中将在大雨中下达了攻击大云山的命令。与此同时，日军秘密集结了第3、第4、第40师团和第13师团的早渊支队等主力部队10万余人，悄悄进至新墙河北岸待机，其中的绝对主力显然是第3和第6两个老牌常备师团。
驻守大云山的粤军第4军张德能师和黔军、滇军各一个团在日军猛烈攻击下叫苦不迭，急电长沙长官部要求增援。
日军主力开始悄悄进入新墙河北岸阵地，但其无论怎么对行动进行保密，这么大规模的部队调动还是最终露出马脚。
长沙长官部的薛岳同时接到了两份电报，一个是大云山守军的求援电，一个是新墙河防线最高指挥官第27集团军总司令杨森的报告电。杨森的电文大意是发现对面日军调动和集结频繁，经过研判认为：“大云山只是佯攻，龟儿子要打长沙了”！
薛岳的骄狂症有些发作，不以为然。认为自39年第一次长沙会战后，中日双方已经隔着新墙河对峙了两年，日军无力攻取长沙。此次只是在大云山发起局部攻击，目的是破坏三湘大地的秋收。
尽管重庆军事委员会转来日军有进犯长沙企图的情报，参谋长吴逸志、参谋赵子立也认为大云山之战有些蹊跷，但薛岳仍固执己见。他判断的重要依据是：如果日寇强渡新墙河发起进攻长沙之役，不可能缺少第6师团这个一等一的主力部队。现在既然它远在大云山，仅凭第3和第4师团是奈何不了我“伯陵防线”的。经此分析，薛岳非但没有调兵加强新墙河防线，反而命令杨森抽调第4军59师、孙渡第58军主力、黔军102师主力驰援大云山。
兵不厌诈。
阿南惟几眼见调虎离山计成功之后，立即下令青木诚一中将的第40师团以最快速度前往大云山接替第6师团，并且要求神田正种不顾疲劳不计伤亡返转新墙河北岸。不消几日，日军换防完成。9月18日，日军在320门火炮的猛烈轰击下开始强渡新墙河，三个半主力师团以“中央突破”的战法重兵压境，将90%的兵力集结于新墙河正面，宽20公里的区域内，只留下了一个小支队充当策应。
由于新墙河守军力量被严重削弱，日军得以迅速完成突破。
与日军当面的粤军第4军因连日参加或策应大云山战斗，损耗很大，加上对敌人发动大规模全面进攻的准备不足，只守了几个小时，即放弃新墙河防线，后撤到第二线阵地。但第4军的新防线当天下午又被突破，无力继续抵抗；只能转移到右翼山地待机。日军重演第一次长沙会战成功战术，由海军护卫一部穿越洞庭湖，在位于湘江口的青山强行登陆，以图腰袭、夹击国军，策应主力的正面攻势，进攻异常顺利。不到两天时间便推进到汨罗江南岸。杨森部退守平江，第6师团的先头部队攻势猛烈，距离平江杨森部仅有8公里，大有一举围歼之势。
薛岳闻讯大吃一惊，终于明白自己判断失误。18日当天夜里，他给蒋介石发了三封密电，其中就提到了：日军10余万欲进犯长沙。紧接着命令参谋长吴逸志带着司令长官部转移到后方的耒阳，并将自己的司令长官部设在唐生智的旧居，参谋长吴逸志随往。赵子立的参谋处设在文艺中学。与此同时，薛岳匆忙调遣李玉堂第10军、韩全朴第72军和夏楚中第79军从江西和第六战区火速赶来参战。不过各部此时出战确已丧失了先机。
薛岳电报重庆军委会请求支援。又将战区王若卿的炮兵部队的7个独立炮兵团200门苏制野炮全部集结于平江西北，汨罗江以南的重镇吾口。参谋长吴逸志听后兴奋的说道：“这次我们要在汨罗江南岸与日军决战了。”
赵子立闻听把脑袋摇得像拨浪鼓一样，说不行不行。并立即面见薛岳，直接提出建议：在汨罗江南岸与日军进行决战，将不利于我军。
薛岳立即皱眉。
赵子立1937年始在52军关麟征部任联络参谋，38年7月被派任第1兵团（总司令薛岳）少将高级参谋兼作战科科长。在南浔线作战的时候，特别是万家岭大捷初露锋芒。一是指出兵团对俞济时的74军使用不当，应将其布防在最为关键和重要战场，二是抽调兵力组成二线预备队，并拒绝蒋介石的调走两个军的命令，三是果断抽调32军和在庐山一线休整的66军参加万家岭战役。这些建议使得他深得薛岳的赏识，12月调任第9战区司令长官部（代司令长官薛岳）参谋处（处长耿醒宇）少将副处长。1939年10月升任第9战区司令长官部（司令长官薛岳）参谋处少将处长。
如果说当初在万家岭之战时赵子立身为参谋作战科长，为长官出谋划策得到赏识，是因为当时的长官对战局没有十足的把握和决断，听到一计，哪怕抱着试试看的心理采纳，事后成功了方觉其人有才，战法甚妙，大喜之后将其纳为左右援以辅佐。但时间一长，更兼长官数战成名人皆吹捧备至，便渐渐迷失自我，日见骄狂，以为自己才是真正深谋远虑的领袖一级人物。此时的薛岳正是这种状态。
赵子立不知薛岳心态有变，仍继续说道：“若以第26军和第37军主力，在汨罗江南岸进行持久性的防御和决战，一旦日军突破防线，想撤退决战也就迟了，全线都有崩溃的可能。目前以这两个军的力量，没有把握能阻挡住日军。与其这样，不如等增援部队赶到后再反攻。等待期间，汨罗江南北各部第次抵抗，至少向东延伸到浏阳一线，这样就可避免敌人捕捉到我军右侧背，反击时也能攻击其左侧背。进入浏阳河南岸之后，可进入防御状态。而横山方面的第十军则可巩固长沙城防，炮兵部队也应该聚焦在长沙附近，在逐次抵抗中争取外线，援军全部抵达后再进行反攻……。”
赵子立的建议还未说完，薛岳就不奈烦地直接摆了摆手说道：“逐次抵抗，说的容易，若不进行坚守，兵败如山倒，又如何掌控部队？与崩溃何异？争取外线，人人都会讲，但是怎么争取，需要看实际情况。” 薛岳之所以这样讲，原因完全是听命于军令部而为图哪怕是些许更改。在日军强渡新墙河的第二天，也就是9月19日，军令部仍在坚持“长沙为军事、经济要地，应尽量确保”。以此为前提决定了第二次长沙会战的战略方针为：“国军决确保长沙，并乘虚打击消耗敌人之目的，第九战区应先以一部占领汨罗江以北地区，行持久战，并各以有力一部固守汨罗江以南各既设阵地。以于平江附近外翼地区，求敌侧背反包围而击破之。”
而实际战况果如参谋赵子立所料：到19日中午，日军各师团均已抵达汨罗江北岸各要点，开始全面强渡，速度最快的第6师团已有一部在上午即从长乐街渡过汨罗江，占领了南岸的颜家铺、浯口。日军只用两天就完全突破了新墙河防线，攻抵汨罗江北。而第一次长沙会战时，同样的路程却耗用了日军8天时间。
薛岳见状，一下惊慌失措，急令中央军第99军傅仲芳部、湘军第37军陈沛部主力在汨罗江南岸设防阻击；命令第4军、第20军、第58军在新墙河南岸“衔敌后侧，攻击前进”，以迟滞敌人进军速度；命令中央军第26军萧之楚率部推进至金井附近，伺机从东南方侧击南下日军。
让薛岳无论如何也想不到的是，该命令刚一下达就迅疾被日军破译。日军第11军司令部针对国军的新部署，决定放弃原定将主力用于湘江方面的作战方案，改为在国军方第26军的更东侧实行反包围，阿南维几命令“于捞刀河北方地区捕捉歼灭敌军”，并令各师团快速向东挺进。22日，战事吃紧，军令部派驻战区的联络参谋张元祜急电重庆，要求第5、第6战区迅速开始总攻，以牵制分散敌人兵力，否则，“兵力悬殊，难以应付”。军令部闻讯慌忙布置，第六战区奉军事委员会命令由战区司令程潜亲自指挥，出动3个集团军及江防军共20多个师进攻日军第11军后方宜昌地区。
日军强渡汩罗江后，从9月22日开始分别对国军第37军和第26军展开围歼。由第3，第4师团围攻国军第37军，日军在飞机掩护下，向该军主阵地下武昌，狮形山，兴隆山猛攻。经3天激战，第37军力战不支，被迫转移。同日，第6、第40师团也围攻金井附近的第26军。国军官兵虽奋起反击，无奈敌人火力猛，情报准，始终处于被动挨打的困境。25日夜，日军一部攻下何家坪、五台洞，已威逼第26军司令部。为避免第26军全军覆灭，薛岳急电萧之楚，不能平均使用兵力，各个方向都被动防守，要“迅速集结兵力，攻敌一点”，设法向更鼓台、石湾方向突围。第26军经苦战，方杀出重围。
为挽救危局，薛岳命中央军精锐第10军李玉堂部增援陷入困境的26、37两个军，9月22日当天第10军便已到达明月山、粟桥、福临铺、金井一线，不料立足未稳，即遭敌军突袭，双方展开对攻战。由于第10军匆忙到达，被打的措手不及，主力“忠勇师”第190师师部被围；在突围时，师长朱嶽重伤，副师长赖传湘壮烈殉国。全师陷入混乱，纷纷向福临铺突围；预备第10师（师长方先觉）也为第3师团所击溃。激战到26日，第10军终因“伤亡过大”，退出战场。国军汨罗江防线遂完全崩溃。
兵败如山倒。面对日军的猛烈进攻，国军呈军心涣散之势， “不战而走者，不在少数”。日军突入汨罗江南岸后即有部队“望风披靡，官长全失掌握，士兵四处溃散，纷纷奔往平江、浏阳，络绎不绝，甚至团长中亦有只身后遁者”。而溃散的逃兵普遍军纪败坏，欺扰百姓，奸掳烧杀，无恶不作。而令人玩味的是，日军攻陷长沙后；为宣传竟军纪严明，罕见没有烧杀抢掠。为严肃军纪，薛岳还为此下令各军、师组织“督战队”，专门负责收容逃跑士兵，效仿苏军：“如有不服从收容者，就地枪决”；但效果极为有限，收容者仅为逃亡官兵的十分之一。据杨森战后估算，当时在前线作战的部队，“其实作战未终伤亡者不过十分之一二，溃散逃亡者十分之五六，在战场作战者亦不过十分之二三而已”。
更有甚者，有的将领视所辖部队为私产，图一己之苟安而不顾整个战局，甚至在战局极度危机时，不肯拼命与友军协力，反抛弃部队，在不通知上级及友军情况下擅自率部遁入深山，“将有线、无线通信停止，故意隔绝，致命令无法下达。事后见敌已退去，始出而电询战况者，大有人在”。
如此以来，汨罗江南岸一线，李玉堂的第10军，萧之楚的第26军，陈佩的第37军已经被日军击溃，基本上已丧失战斗力。傅仲芳的第99军，情况稍好一些，主力集结于湘江沿线，但却是不能再动的了。孙渡的第58军和杨汉域（杨森之侄）的第20军，虽然损失不大，但是在汨罗江以北的平江一带。从第六战区驰援的，夏楚中第79军，还在途中尚未抵达预设阵地。
长沙北方门户洞开。
形势严峻，迫在眉睫。桂林行营主任白崇禧曾前往衡阳督战，薛岳也在9月24日把战区司令部从长沙撤往湘潭，并部署在捞刀河一线欲图做最后的抵抗。此时，日军所在位置正处于第9战区预定与敌决战的战场，但国军已有数军丧失了战斗力，余者畏敌如虎，避之唯恐不及，显然已无力再与之决战了。
日军下令围剿撤往捞刀河以北的萧之楚第26军。阿南惟几打算在全歼萧之楚的第26军之后，再集合几支劲旅，一起夹击长沙。
直到此时，薛岳才拿出了自己的杀手锏，一支隐藏在战场后方的秘密部队。