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同日，日军第4、第3、第6师团及早渊支队从骆公桥、新市、磨刀石、浯口等渡河点强渡汨罗江，突破第37军前进阵地。守军向主阵地撤退。日军第40师团配属荒木支队，击退第4军侧击后，留江藤支队掩护补给线，主力转向新官桥、瓮江以东地区，预定经平江迂回前进。
9月22日，日军在航空兵支援下向第37军主阵地攻击。激战三天。至24日，日军第3、第4师团突破守军主阵地，将第95师、第140师包围。第37军两师伤亡甚重，奉命突围向麻林市方向转移。
9月21日，日军第6师团从浯口向瓮江北侧转进，与刚到达战场的第26军遭遇。日军凭借优势兵力逼进，向第26军第44师右翼包围。第26军令第32师向浯口日军侧后攻击，恰巧与第32师团后续部队遭遇，激战至23日，第32师伤亡较大而被迫后退，第26军有被分割之危险。
薛岳即令第26军以蒲塘为中心，各师靠拢阻击日军。第26军立即调整部署，令第32、第41、第44师在蒲塘四周构成环形防御。
24日，日军第40师团也加入对第26军攻击。25日夜，日军从东正面和南正面突入第26军阵地。第26军奉命向金井东南地区转移，与由平江南下的第72军协力作战。
这时从衡阳、渌口北上的第10军已到达战场，奉命在高桥、金井、福临铺一线占领阵地。9月24日，由浯口附近突围南进的第37军第140师转进到金井附近，日军第3师团沿长岳公路追来，日军第6、第40师团也绕过第26军右翼进至金井附近，与第10军遭遇。
24日上午，日军第3、第6师团在航空兵支援下，分别向第10军的预备第10师、第190师发起攻击。25日，日军第3师团占领福临铺。第4师团、早渊支队也已赶来，开始向第10军第3师攻击。
战至26日，第10军各师阵地先后被日军突破，金井、栗桥失陷。该军一部向金井东北日军后方转进，主力奉命向捞刀河以南朗梨市转移，收容整顿。
在此期间，薛岳曾命令第27集团军所属第4、第20、第58军，向日军侧后攻击，但未能到达切断日军补给线、迟滞其南进之目的。
从9月18日拂晓，日军第11军发起全线攻击，在炮兵、航空兵强大火力支援下强渡新墙河，一举突破河南岸守军第4军阵地，迅速向汨罗江沿岸突进。20日，突破汨罗江南岸守军第37军阵地。25日，突破蒲塘附近守军第26军阵地。26日，突破金井附近守军第10军阵地。开战不到十天，日军竟一连击溃中国三支大军，乘势向南突进。
第九战区司令长官薛岳预定在汨罗江两岸（主要是汨罗江以南），与日军决战并歼灭其主力的计划，不但没能实现，在此方向担任守备的各军，反被日军各个击破而损失惨重。