第10军在衡阳苦战时，国军其他各部在湘桂路及衡阳城外围先后投入8个军，10余万人。蒋介石数次电令国军外围部队全力破围衡阳，但最终均未成功。
其中第62军，第19军解围之战始于7月中旬，其后第46军，第74军各一部（可能是张灵甫第58师）也攻击至衡阳城郊外。7月18日，李玉堂将军亲临第62军，指挥其一部攻至离城仅5公里处，并攻克雨母山高地。20日，又以3个营成功克复衡阳火车南站。但日军随即发起反击，第62军溃退；此后再无法与城内守军联系。
虎贲王牌军第74军第58师（张灵甫）部，在第51师配合下；先后突破日军第40师团和第116师团的阻击；于8月7日攻击到距离衡阳几公里的地方；并迅速与方先觉取得联系，随时可以突围，但方先觉等已无突围信心。但据最新考证的权威史料，第74军，第46军，第62军都曾攻入衡阳城郊；但真正距离第10军最近的是第62军；不过都被日军击退。故谈不上第10军放弃突围。实际是根本无突围机会。
随后在蒋介石一再催促下，国军参战各部不断与日军交火，雨母山，尖锋山，鸡笼山等高地均几度易手。第62军伤亡惨重，副团长以上军官多名殉国，攻击尖锋山高地的1个营也全部殉难。日军亦付出惨重损失，在国军连日攻击和中美空军轰击下，日军第40师团第234联队全部中队最少仅剩3人，最多也只有24人。国军援军与日军阻击部队，在衡阳郊外形成对峙姿态。
衡阳失守后，国军各外围部队未做出及时调整，一度陷入被动挨打局面。王甲本第79军，战至8月8日第10军投降才撤出战斗。1944年9月7日，其军部在冷水滩遭遇日军精锐第13师团小股部队偷袭。王甲本亲率警卫部队反攻，在击毙数名日寇后；壮烈殉国。
中美空军发现衡阳已失陷，还足足轰炸了两天；反而误炸死第10军近千名伤兵。
说到此处，不能不说一下中美第十四航空队。
抗战初期，日本空军对中国空军一直处于绝对优势。但是，中日双方争夺制空权的战斗却从来没有停止过。1937年5月底，当时还只是上尉头衔的美国空军尉官陈纳德)以志愿者的身份来到中国，帮助中国人民抗战，担任中国空军美国志愿大队指挥官，还同时带来了一批技术一流的美国空军飞行人员和重要的战略物资，其中就包括斯蒂旁克的军用吉普和轿车。陈纳德当年就参加了淞沪会战，并在中国空军伤亡惨重的情况下组成"国际中队"，成功袭击了敌占区目标，但却因日军强大的火力而致使飞机全部被击毁。到了1939年，弱小的中国空军基本已经消耗殚尽。那时，日本空军可以任意攻击中国任何一个机场或者是城市、乡村。甚至当时的陪都重庆和外援物资集结地昆明等战略要地，都时刻处于日军飞机的疯狂轰炸之下。
别说空军，就是地面部队已经无法进行大规模集结，失去制空权、制海权的中国军队一直处于十分不利的被动挨打的局面。即使有美军参与，仍然是杯水车薪。中美空军仍没有取得中国战场的制空权，中国军队在战场上仍然十分被动。而到了1941年12月份太平洋战争爆发后，虽然美国航空志愿队和后来改编的驻华空军特遣队，在陈纳德率领下也打了一些胜仗，但是，由于飞机数量有限，物资稀少，因此仍然无法和侵华日军空军抗衡，只能采取游击战术。
为了扭转中国战场盟军空军的被动局面，同时为了更好的保卫大后方和滇缅公路，中国政府不得已组建了中国空军美国航空志愿队。经过数年在国内和国外（美国和印度）训练，近百名中国飞行员陆续学成归国。到1943年7月14日，美国驻华空军特遣队扩编为第14航空大队中美混合团，飞机总数约有七八百架，实力大为增强。于1943年毕业的戴自谨就被分配到美国援华空军第14航空大队中美混合团第一大队第二中队任少尉飞行员（中美混合团的中国飞行员来自国民党空军第一、三、五大队）。指挥官陈纳德决心经过一系列苦战，把中国战场制空权从侵华日军手里夺回来。
从1943年10月到1945年日本投降为止，戴自谨开B-25执行轰炸侵华日军的任务几十次。飞机中弹数次，九死一生。
美国第十四航空队中美混合团的中国飞行员来自国民党空军一、三、五大队，但该团的指挥权仍掌握在美国人手里。这是美国根据《租界法案》的规定：飞机及人员只可用于抗日，而非打内战。中美混合团共有一个轰炸大队（下有四个中队，每队24名中国人，10余名美国人）及两个驱逐大队。飞机的地勤修理技术人员都是美国人。当时，美国人分管作战，人事和后勤补给归中国人管。
1943年10月，戴自谨所在的飞行一大队二中队（其中有戴的十三期24人）栖身于广西二塘飞行基地，从此开始参战。这也是在海外学成归来的首批参战的中国学员。
此际，航空队的主要任务是从浙江以南到福建以北，从广东以西到海南岛，担任沿海巡航和轰炸日本运输船只。戴自谨第一次的任务是赴海南岛巡航，当时，正驾驶是美国人，戴自谨是副驾驶。初次在自己的祖国领空巡航，戴自谨的心情真是既兴奋又紧张，渴望有战斗任务下达。在一、二次飞行后，戴自谨从此便作为正驾驶参战。
11月，航空队首次有一架飞机被日军击落，机上有中、美两国飞行员（正驾驶是美国分队长、副驾驶是戴自谨的13期同学高锦纲）。
1944年初，我方10多架B-25开赴台湾，轰炸日占新竹机场。戴自谨未去，而是与其他四人（包括一美国军官）被派去印度接回三架B-25H型轰炸机。这种飞机上装有7.5厘米口径、专门对付地面坦克用的大炮（由飞行员操控）。飞机接回后，国军长官部便准备派飞机攻击日军地面部队。全队军官个个争着要开B-25H机，戴自谨以为开回了飞机，必有他来驾驶，可没料到，那架飞机却被张天民争去了。三月，航空队转而在长江一带及汉口、九江等地轰炸日军机场和仓库。一日，张天民第一次驾驶B-25H飞机赴长江一带巡航，在芜湖发现日军炮舰。他急于进攻，但不是选用当时较先进的武器—7.5厘米大炮高空射击，而是采取低空轰炸，结果被日军炮舰击中，迫降在长江对岸。机上五人四死一伤。其实戴自谨清楚，开轰炸机，不怕地面的火力是因为，高空中地面火力基本作废，最怕的是敌机擦肩而过的近距离射击。而张天民是低空轰炸未能躲避日军舰炮轰击而牺牲。此机被打下来后只有枪手侥幸活着，被老乡救起，飞机报废。
在他之前，另一位飞行员温凯奇，无锡人。也跟美国人一起牺牲。
至于那位枪手，被当地老百姓救起后，住在一个地主家养伤，当时因医疗条件缺乏，只能锯了腿。他伤愈后又归队了。
直到1944年，中国空军的实力终于能和日军处于对峙局面了。在轰炸目标时，国军轰炸机都有驱逐机掩护，但仍遭到日军战斗机和地面高射炮的猛烈攻击，双方都有飞机被击落。
一次，国军要对汉中机场和仓库进行轰炸，为防止泄密，在从二塘机场飞达衡阳的中途，美国上司才宣布作战任务。国军18架轰炸机在几十架战斗机的掩护下，飞临汉口上空，先是受到高射炮的猛烈炮击，接着又受到四五十架日军战斗机的攻击。虽然国军轰炸机有战斗机的掩护，但仍有日军战机闯入国军轰炸机编队中。国军有几架飞机被击中，戴自谨驾驶的飞机也被打中了几发子弹，所幸未击中要害。
这一仗，国军航空队无一人阵亡，并圆满完成了任务。
1944年5月，日军攻占广西，机场受到威胁。国军航空队奉命撤到四川梁山基地。这时起，航空队的任务改为巡航长江以北及黄河一带，轰炸日军机场、仓库、地面部队和黄河大桥。
6月，日军已开始长衡会战。戴自谨驾B-25飞机在许昌附近巡航，发现日军地面部队向南入侵。便和战友驾机先在高空投弹轰炸，接着又发现了敌军先头部队。戴自谨迅速瞄准后，狠很地按下按钮，接连发射了一串7.5厘米口径大炮。敌军装甲车立刻应声中弹起火，可戴自谨的飞机“上炮塔”也被日军击毁，枪手受伤。机身也被打了几十个洞，幸好未击中要害。戴自谨驾驶飞机平安返回机场，可惜飞机损伤太厉害，已无法修复，只得报废。
仅从1944年6月23日至8月8日止，历时47天的衡阳保卫战中，中国空军官兵的伤亡情况：
李毅夫：中国空军第一大队射击士，于6月23日在洞庭湖上空，出击洞庭湖日本运输船只被日军炮火击伤。
林耀：空军飞虎队第五大队第26中队上尉中队长副队长，6月23日,衡阳保卫战开始,6月26日,林耀奉命从芷江起飞,袭击益阳湘江日军运输船只,切断日军补给。途中与敌零式机发生激战,击落日机3架后，在返航时,遇到高空隐蔽的日机突袭。座机尾部中弹起火,林耀弃机跳伞但伞未及时张开,坠于湘乡县仙女乡,以身殉国。
陈祥荣：中国空军第21中队中尉三级分队长，6月27日在衡阳上空与日机空战，战机发生故障，跳伞受伤。
司徒福：第四大队少校三级副大队长、大队长。1944年6月27日在洞口出击敌军返防时，飞机发生故障，迫降受伤。
赵松严：第29中队中尉三级飞行员，6月29日从芷江出发出击衡阳的日军，在返防迫降时受伤。
冷培树：空军第五大队第26中队中尉三级飞行员，6月29日从常德起飞，出击衡阳日军，返防迫降受伤。7月19日、第五大队出动“鲨鱼式”机10架,袭击新市日军兵站,与日本战斗机16架相遇发生空战,中国飞行员共击落日机6架,其中冷树培一人击落2架,第五大队全身而退。
陶友槐：空军21队中尉三级飞行员。6月29日衡阳起飞，出击衡阳日军阵地被敌高射炮火击中，不幸殉国。
沈允哲：第21中队少尉一级飞行员，7月5日在辰鸭铺驾机出发，侦察轰炸衡阳一带日军，因飞机发生故障，迫降起火殉职。
何国端：第22队中尉三级飞行员。7月6日在湘乡日军阵地上空与日机空战，不幸被击坠殉国。
艾学芝：中国空军第四大队飞行士，7月8日从祁阳起飞，出击衡阳日军后，因飞机故障迫降时受伤。
吴国栋：第23中队上尉一级中队长，7月9日在衡阳上空与日机空战，不幸着火跳伞时受伤。
郑兆民：空军23队少尉三级飞行员，7月15日在衡阳上空掩护国军攻击，被日军地面炮火击中，不幸殉国。
姚杰：飞虎队中国空军第五大队第26中队少校中队长。1944年7月22日率八架P40从芷江机场起飞，轰炸衡阳城郊、湘潭水面船只和地面日军部队，返航时与日军机群遭遇发生空战，为掩护队友一人断后，遭多架日机围攻多处中弹，在邵阳隆回上空不幸坠毁殉国。
冯佩瑾：飞虎队中国空军第五大队(战斗机)第29中队中尉二级分队长。1944年7月23日随飞虎队第三次袭击湖北监利县白螺矶日本飞机场，在超低空贴进洞庭湖水面飞行时飞机油箱的油路发生故障，以致机头无法操纵拉起来，坠毁于洞庭湖。在衡阳空战中击落日机四架战功卓著，荣获二等宣威奖章，一星星序奖章，三等复兴荣誉勋章，被国民政府空军誉为“水上鹞”。追赠上尉。
谭明辉：第24队少尉一级飞行员，7月28日在衡阳上空，与敌空战被敌机击中着火，不幸殉国。
员藏文：第1大队射击士，7月29日在岳阳上空出击岳阳敌场，被地面炮火击伤。
周绮干：第22中队少尉三级飞行员，7月31日在衡阳东阳渡上空与敌空战，坠落殉国(失踪)。
刘一爱：空军第五大队少尉三级飞行员，8月2日芷江机场升空，飞机失事重伤不治，不幸殉职。生前有战绩十七次，追赠中尉。
王汉勋：中国空军空运大队中校三级队长，在衡阳守军最危急困难的8月7日从云南沾益机场起飞，亲任机长，驾机随同人员有副驾驶唐元良、通信长吴之骅、主通信员许葆光、报务员贺瑞华和机工长贾国忠，满载军用补给品的＂昆仑号＂给衡阳守军投送补给物资。中途遇雷电干扰致无线电罗盘失灵，燃油耗尽，在芷江绥宁上空不幸撞山失事，机组人员无一生还。追赠上校。
唐元良：空运队少校一级队副，8月7日在芷江绥宁附近，驾机给衡阳守军投送补给物资时，中途失事，与王汉勋同机不幸殉职。追赠空军中校。
孙钟岳：空运队上尉一级飞行员，8月7日在芷江绥宁附近，驾机给衡阳守军投送补给物资时，中途失事，不幸殉国。
许葆光：空运队上尉一级飞行员，8月7日在芷江绥宁附近，驾机给衡阳守军投送补给物资时，中途失事，不幸殉国。
吴之骅：空运队上尉二级通信长，8月7日在芷江绥宁上空，驾机给衡阳守军投送补给物资时，中途失事，不幸殉国。
贺瑞华：空运队同三佐三级通信报务员，8月7日在芷江绥宁上空，驾机给衡阳守军投送补给物资时，中途失事，不幸殉国。
田玉琛：空运队一等一级机工长，8月7日在芷江绥宁上空，驾机给衡阳守军投送补给物资时，中途失事，不幸殉国。
贾国忠：空运队三等三级机工长，8月7日在芷江绥宁上空，驾机给衡阳守军投送补给物资时，中途失事，不幸殉国。
共计：阵亡16人，失踪2人，负伤8人。仅8月7日就有运输机8架共13人殉国。
女作家、诗人林徽因曾在其弟林恒牺牲后写诗给他（林恒和林耀一样都是林徽因的兄弟，也是飞行员，均牺牲）。
哭三弟恒·林徽因
弟弟，我没有适合时代的语言
来哀悼你的死；
它是时代向你的要求，
简单的，你给了。
这冷酷简单的壮烈是时代的诗
这沉默的光荣是你。
假使在这不可免的真实上
多给了悲哀，我想呼喊，
那是——你自己也明瞭——
因为你走得太早，
太早了，弟弟，难为你的勇敢，
机械的落伍，你的机会太惨！
三年了，你阵亡在成都上空，
这三年的时间所做成的不同，
如果我向你说来，你别悲伤，
因为多半不是我们老国，
而是他人在时代中碾动，
我们灵魂流血，炸成了窟窿。
我们已有了盟友、物资同军火，
正是你所曾经希望过。
我记得，记得当时我怎样同你
讨论又讨论，点算又点算，
每一天你是那样耐性的等着，
每天却空的过去，慢得像骆驼！
现在驱逐机已非当日你最理想
驾驶的“老鹰式七五”那样——
那样笨，那样慢，啊，弟弟不要伤心，
你已做到你们所能做的，
别说是谁误了你，是时代无法衡量，
中国还要上前，黑夜在等天亮。
弟弟，我已用这许多不美丽言语
算是诗来追悼你，
要相信我的心多苦，喉咙多哑，
你永不会回来了，我知道，
青年的热血做了科学的代替；
中国的悲怆永沉在我的心底。
啊，你别难过，难过了我给不出安慰。
我曾每日那样想过了几回：
你已给了你所有的，同你去的弟兄
也是一样，献出你们的生命；
已有的年轻一切；将来还有的机会，
可能的壮年工作，老年的智慧；
可能的情爱，家庭，儿女，及那所有
生的权利，喜悦；及生的纠纷！
你们给的真多，都为了谁？你相信
今后中国多少人的幸福要在
你的前头，比自己要紧；那不朽
中国的历史，还需要在世上永久。
你相信，你也做了，最后一切你交出。
我既完全明白，为何我还为着你哭？
只因你是个孩子却没有留什么给自己，
小时我盼着你的幸福，战时你的安全，
今天你没有儿女牵挂需要抚恤同安慰，
而万千国人像已忘掉，你死是为了谁！