早在6月23日的時候，日軍第16師團和第17就已經撲向衡陽，後來第68、116師團又北上增援，由此中國抗戰史上最悲壯、最慘烈衡陽大戰的序幕正式揭開。雙方激戰至6月27日，日軍在付出巨大傷亡後，攻占了衡陽外圍陣地，陣地上的中國守軍連夥夫在內，無一人逃跑、投降，全部戰死。
6月28日，日軍調上了預備隊，對衡陽發起了第一次總攻，在飛機、重炮的掩護下，日軍如潮水般一波一波發起衝鋒，並對衡陽城的中國守軍施放了毒氣。雙方展開激烈的攻防拉鋸戰，經7晝夜幾乎連續的搏殺，日軍未能取得任何進展遂停止了進攻，中國守軍挫敗了日軍的第一次總攻。
因為日軍的聲勢浩大再加上衡陽的戰略位置突出，所以全國上下也聚焦到了此地，此時日軍的總攻被打退，中國衡陽城的守城將領的大名在這個時候被全國人民所認知和傳頌——方先覺！
沒錯，此時的衡陽地界僅有方先覺的第十軍，說是有四個師，實際上卻僅有八個團！而他所要麵對的卻是武裝到牙齒的四個日軍師團！天上有日軍的飛機，地上有日軍的坦克、重炮，再加上日軍毫無人道的毒氣彈！他們的每一寸陣地都浸滿了士兵火熱的鮮血，卻沒有一個人畏戰逃跑！
更為可笑的是，軍委會對第十軍下達的作戰命令居然是堅守衡陽城10至15天！
城外的陣地戰，方先覺率領第十軍跟日軍激戰了7晝夜，雙方士兵差點連槍都端不起來，最後因為日軍毒氣彈原因，第十軍被迫放棄第一線防禦陣地，撤退到第二道防線繼續阻擊日軍。
在打退了日軍的第一次總攻之後，日軍方麵與出現了不少問題，中低層軍官傷亡較大，兵力銳減，彈藥短缺，所以戰況稍有減緩，這也讓第十軍有了踹息的機會。
首先，方先覺在6月24日晚上炸毀了衡陽湘江公鐵大橋、蒸水上的轄神渡橋，隨後又在6月28日晚上炸毀了蒸水上的青草橋，以阻止日軍向衡陽中心城區進攻。
另外，鑒於日軍攻擊重點在城西南郊，所以第十軍除預10師防線不變外，方先覺命令第3師主力南移，在天馬山、嶽屏山、接龍山、五桂嶺高地構築二線陣地，垂直攻擊日軍進攻衡陽城的部隊。
戰場發生改變，方先覺也靈活改變了防禦計劃，抓住了日軍的攻擊重點，第3師的二線防禦陣地效果顯著，整個第十軍的防禦正麵縮小，但其防守強度和火力密度反倒得到增強。
不過如此一來，第十軍的軍用物資就更加難以運達了，就連空投都是投到了日軍的陣地上！因為日軍的四個師團可是將整個衡陽圍得跟個鐵桶似的。
“軍座，再這樣下午恐怕不行呀，弟兄們現在不僅彈藥奇缺，就連填飽肚子都成問題，可是日軍已經在磨刀霍霍準備發起第二次總攻了。”第十軍參謀長孫鳴玉歎道。
“城裏鄉親們的情緒怎麼樣？”方先覺答非所問。
“大體還算可以，鄉親們看見我們在前麵打得那麼英勇也有不少送來糧食慰問的，可這僅僅是九牛一毛呀，起不了什麼用處，我們還得另想辦法，要不然我們是無論如何也完不成軍委會下達的命令的。”說起軍委會，孫鳴玉是一肚子怨氣。
自從知道日軍有四個師團前來攻擊衡陽之後，方先覺已經連續發出了十幾封求援電報，但得到的都是軍委會一句已在路上的敷衍之語。而他們第十軍的守城命令也從十天到十五天，再到二十天，最後到了現在一個月零三天！