第一次长沙会战后，第9战区仍与日军隔新墙河对峙于湘北地区。

1941年后，日军酝酿发动第二次进攻。但因苏德战争爆发，日军积极准备对英美开战，无力投入更多机动兵力，被迫缩小规模，仅将目的定为对第9战区中国军队一次重大打击。

1941年9月初﹐日军第11军司令官阿南惟几指挥四个师团﹑两个支队和航空兵﹑海军各一部﹐约12万人﹐进占岳阳﹑临湘一带﹐企图击溃第九战区主力于湘北地区。

1941年9月7日，日军第6师团向湘北大云山守军游击根据地发动扫荡，以掩护其第3、第4、第40师团在新墙河右岸集结。中国军队第4军进行抗击后撤守。

9月10日，第 58军增援大云山，收复该地区；13日，与日军第40师团在甘田地区遭遇发生激战，至17日，日军主力于新墙河北岸展开，完成了对湘北攻击的部署。

9月18日拂晓，日军第4师团沿粤汉路向长沙前进，独立第14混成旅团向洞庭湖南岸进出。26日，第74军从江西赶来增援，在春华山、永安市附近地区与日军遭遇，展开激战，又遭日机袭击，损失甚重，被迫向南撤退。

9月26日，日军第4师团于渡过捞刀河。27日下午该师团一部渡过浏阳河，并于傍晚从长沙城东南角冲入市内，28日占领长沙。29日，日军第3师团攻抵株洲附近。

中国第9战区已于27日转移攻势，从各方调集增援部队陆续赶至战场投入战斗，将日军包围于捞刀河、浏阳河之间。长沙被围之日军与后方联络线已被切断，补给十分困难，遂于1941年10月1日傍晚向北撤退。

10月5日，中国截击部队在汨罗江以南地区与日军展开激战，迫使其北渡汨水向新墙河以北退却。10月11日，中国军队恢复了原阵地，与日军对峙于新墙河，会战结束。中国军队共歼灭日军4.8万余人。

图为日军第11军司令官阿南惟几在洞庭湖。【摄影资料：京都大学档案】