就在日军第11军紧张地进行长沙作战的各项准备工作时，有关的情报源源不断地被送到第9战区司令长官薛伯陵的面前。特别是进入8月以后，日军进攻长沙的迹象日见明显。先有日军第6师团长到新墙河北岸视察的报告，后有日军开始停售武昌至岳阳间的火车客票，而且该区间的列车增多，运输非常繁忙及岳阳的日军强征民夫，加大公路的路幅，增设电话线等各种报告。
关于日军兵力调动情况是：自第第第33师团一部，由武汉方面，均逐渐向岳阳集中。独立混成第第4o师团由鄂南方面，逐渐向临湘、岳阳集中。第6师团逐渐向忠坊、桃林、西塘移动。又独立炮兵、独立工兵各一部也由武汉向临湘、岳阳集中；及海军一部，由长沙向洞庭湖集中。到9月初，日军在湘北已增加到上万人的兵力。
毫无疑问，日军要再次向湘北动进攻了。这一点，作为第9战区最高指挥官的薛伯陵自然很清楚。但他却在判断日军兵力部署及进攻方向上犯了一个严重错误。
薛伯陵认为，日军这次进犯长沙，还会在赣北、鄂南助攻，至少要在一个方向上助攻。根据这种判断，第9战区进行了模拟作战演习。兵棋推演的结果是，第9战区完全可以挫败向湘北进犯的日军。这不仅是因为在兵力对比上，第9战区有着很大的优势，而且还因为从第一次长沙会战至今的两年时间里，第9战区对日军的进攻已做了较为充分的防御准备。一方面各部队进行了整训，补充了武器、兵员，战斗力有所提高；另一方面，各部队加强了阵地工事的构筑，这些工事经过两年时间的修筑，已经比较坚固了。而且在本年的3月，薛岳又制定了“保卫陪都作战计划”，令各部队进行整备，同时进行了参谋视察、干部演习、阵地攻防演习等一系列准备工作。因此，此时的薛伯陵对日军即将起的进攻非但不惊慌，反倒是胸有成竹，充满必胜的信心。
基于对日军兵力部署及进攻方向上的错误判断，薛伯陵仍以第一案”来指导这次作战。
薛伯陵当时并不知面前日军更多确切的情况，他的想法与实际情况相差太远。
**在第二次长沙会战中的悲剧实际上在开战前就决定了。
第二次长沙会战的序战先在鄂南方面第27集团军的防地大云山打响。
大云山位于湘鄂边境，在新墙河的上游，海拔96o米。这里森林茂密，地势险要，属于第第9战区的部队常到这里活动，并不时对日军进行袭击。
1941年9月7日晨，集结于忠坊、桃林、西塘之日军第6师团先向南山、雁岭、鸡婆岭、草鞋岭的国民党守军阵地起了猛烈攻击。
阿南惟畿令第6师团进攻大云山中**队阵地，主要是为了掩护其主力向湘北集结，当然击退了该地守军，对其以后的作战也是十分有利的。他原定于5日开始大云山作战，但因为天气恶劣而被迫推迟到7日。
攻击开始后，日军在炮火、飞机的掩护下，从东、西、北三面对大云山守军展开围攻。第第第1o2师分别与日军展开激战。战至下午，日军进至南冲、孟城、长安桥、甘田一带。
8日，日军继续攻击前进，并以主力向大云山南、新墙河北之草鞋岭、甘田、港口方面猛攻，企图向新墙河南岸进犯。不料，在其突进至比家山附近后，遭到第第第1o师仍在白羊田、甘田附近地区阻击日军。
第第第133师起反攻，侧击和截击渡过新墙河的日军。经过激战，日军被压迫退回新墙河北岸五龙桥、白羊田一带。
这时，日军第第第6师团则开始陆续退走，准备与以后到达战场的日军主力共同对湘北动总攻。
1o日，杨总司令指挥新编第第6o师由南向北包围日军。战至中午，新编第1o师夺回大云山的制高点，并收复了石塘冲、石壁桥，将当面之敌压迫到石庙一线。第第1o2师则全力进攻茅冲、和尚庄、邓家桥一线日军。当天晚上，第第6挺进队一部，分途向大沙坪、羊楼洞、赵李桥、石城湾各地之日军进行夜袭。
第第1o师合力会攻残敌，未及被换走的日军第第13联队被围困在甘田附近，伤亡惨重。正当中**队各部准备将其彻底消灭时，日军第4第13联队解救而去。
12日，中**队各部对重松支队展开围攻，并将其截为两部。当日晚，该支队主力进入港口附近，遭到第第第235联队后藤大队则被堵于马嘶塅西侧一带，遭到重创。
第4o师团龟川联队在港口北第第4o师团仁科联队及师团主力赶到，也投入作战。这样，日军第4o师团的两个联队就在白羊田南侧一带东西3公里的范围内，与中**队混战在一起。激战竟日，双方形成僵局。晚上，第58军又不断对日军进行夜袭。当日晚，青木成一师团长向上级做了这样的战况报告：
师团主力在白羊田南侧击退由第11师的2个团。重松支队正在团山坡北侧附近，与周围敌军交战中。
然而此时坚守马嘶塅北侧高地的后藤大队，仍处于敌新编第1o师的包围中，在与支队主力失掉联系的情况下孤军奋战。各种迫击炮、山炮弹射击在面积狭窄的阵地上，并多次与逼近阵地前1o米的重庆军反复展开手榴弹战，重机枪也有两挺遭到破坏。
前进到湖野溪西侧台地的师团战斗指挥所，14日下午恢复了与龟川部队的联系，当即命令仁科部队坚守该地东侧台地。此时始得知后藤大队的苦战状况。<