1941年6月苏德战争爆发后，日本政府为加强对苏战争准备和南进太平洋，企图早日结束中日战争。从8月中旬起，日军集结第三、第四、第六师团主力等12万余兵力于岳阳、临湘地区，准备再次进攻长沙。9月7日，日军向大云山、方山游击根据地进攻，会战打响。日军强渡新墙河、汨罗江，击破中国军队防御，逼近并向长沙进攻。中国军队将逼近长沙的日军包围，并展开激战。日军在南北夹击下，伤亡惨重，被迫于10月1日向北突围撤退。中国军队实施追击，先后渡过汨罗江，越过新墙河。日军凭借坚固工事进行顽抗，最后双方在新墙河形成对峙局面，会战结束。此次会战，中国军队击毙日军1.7万余人。