在日军第十一军的左翼，日军第十三师团攻占了醴陵后，仅派出一部分兵力继续南下进攻攸县，主力则是向东移动与日军第三师团靠拢，准备迎击华夏政府第九战区第二十七军和第三十集团军。
六月二十二日，日军第十一军左翼的日军第十三师团部队和日军第三师团的部队攻占了萍乡，并将华夏政府第九战区第三十集团军第五十八军、第七十二军击退，并重创了华夏政府第二十六军。
日军第十一军负责中路进攻的日军第一百一十六师团派出一部分兵力转向湘乡，与日军第四十师团进行会合，并在六月二十二日的时候，攻占了湘乡，随即转入防御，准备迎击华夏政府第二十四集团军的反攻，至此，华夏政府第九战区所部署的反击其实已经是失败了。
湘中地区的衡阳位于湘江西岸，更是粤汉铁路和湘桂铁路的交汇点，也是华夏政府第九战区后方最重要的补给基地，而负责衡阳城防御的是华夏政府的第十军。
华夏政府第十军是在一九三九年的七月，由陕军、华夏政府军的各一部混合组建而成的，首任军长是李玉堂，隶属华夏政府第九战区的作战序列，此后第十军也是参加了华夏政府第九战区内的所有作战，因为第十军的部队能征善战，逐步便成为了华夏政府的主力部队之一。
一九四二年三月，由于作战有功，李玉堂升任为了华夏政府第二十七集团军副总司令，而华夏政府预备第十师师长方先觉继任了第十军军长的职务，不过，由于第十军的前后两位军长都是不屑于攀附的人。
所以，华夏政府第十军虽然战功卓着，但是却命运多舛，在隶属华夏政府第九战区期间，因为与华夏政府第九战区司令薛长官的关系不是很和睦，所以多次被华夏政府第九战区司令薛长官斥责。
特别是第二次长沙会战后，华夏政府军委会追究第十军丢失金井的责任，并将当时第十军的军长李玉堂撤职查办，同时还将预备第十师的师长方先觉记过处分，但也因为第十军的战斗力强悍，于是屡屡在关键的时刻被华夏政府第九战区司令薛长官用于关键位置。
湘桂会战前，华夏政府第十军下辖第三师、第一百九十师和预备第十师，另外，暂编第五十四师也是被华夏政府第九战区临时划归到第十军进行指挥作战。
其中，第一百九十师是一个后备师，全师只有一个团的兵力，于是，第十军的方军长便安排暂编第五十四师和第三师的第八团负责驻守衡山，此外，第四十八师的一个战防炮营、第四十六军的一个山炮连和第七十四军的野战炮营在衡阳城内归第十军指挥，上述部队兵力合计一万七千余人。
在兵力配置上，除了负责防御衡山的暂编第五十四师和第三师的第八团之外，第三师的主力部队负责防御衡阳城的西北郊，预备第十师负责防御衡阳城的西郊，第一百九十师负责防御衡阳城的南郊，暂编第五十四师计划完成在衡山的作战任务后，便向南撤后退守北郊，城东因为有湘江做为屏障，方军长便没有安排重兵进行防守。
六月二十三日，日军第十一军负责中路进攻的第六十八师团进攻部队渡过了耒河，并击退了暂编第五十四师派出的警戒部队，随后，日军第六十八师团便派出一部分兵力在第二天的傍晚时分攻击前进东岸了衡阳城的西南面，而日军第六十八师团的主力部队则是西渡了湘江，攻击前进到了衡阳城的南面。
六月二十七日，日军第十一军负责中路进攻的日军第一百一十六师团进攻部队攻击前进到了衡阳城的西郊，并随后突破了守军第三师的前沿防御阵地，逼近瓦子坪、虎形山的主阵地。
日军第六十八师团的主力进攻部队在衡阳城南突破了第一百九十师的前进阵地和冯家冲主阵地，并攻占了机场，同时，日军第六十八师团的另外一支进攻部队在衡阳城西南一侧突破了预备第十师的前沿阵地，逼近了预备第十师在铁路线设置的主阵地，至此，日军第十一军中路进攻的两个师团完成了对衡阳的包围。
在向衡阳城发动进攻之前，日军第十一军负责中路进攻的两个师团也重新调整部署，在湘江的东岸，日军第六十八师团抽调了两个大队的兵力部署在了机场的附近，日军第六十八师团第五十八旅团部署在衡阳以南的黄沙岭，第五十七旅团部署在衡阳西北。
日军第一百一十六师团第一百零九联队、第一百二十联队和炮兵第一百二十二联队部署在城西和城西南。
六月二十八日的拂晓，日军第十一军负责中路进攻的这两个师团的进攻部队开始向衡阳城发起了总攻。
负责衡阳城防御的华夏政府第十军各部在炮火的支援下坚守着各自的防御阵地，并不时给予日军第十一军的进攻部队反击，经过一天的激烈战斗，日军第十一军负责中路进攻的两个师团的进攻部队毫无进展。
其中，日军第六十八师团步兵第五十八旅团的独立步兵第一百一十五大队首先开始开始进攻衡阳城，但是，独立步兵第一百一十五大队第二中队在途经黄茶岭的时候，一个不留神就走到了第十军的部队埋下的地雷阵里面。
并且，就在地雷炸响的同时，头顶上又飞来十几发华夏军队的迫击炮弹，一时间日军独立步兵第一百一十五大队的第二中队的官兵们当场就被炸蒙圈了，现场更是一片鬼哭狼嚎声。
日军第六十八师团师团长左久间为人中将收到独立步兵第一百一十五大队大队长桥本孝一少佐的救援电报后，便立刻命令第六十八师团的师团部前移至黄茶岭。
并且，日军第六十八师团师团长左久间为人中将仅留下两个步兵大队作为日军第六十八师团进攻部队的预备队，而日军第六十八师团的其余五个独立步兵大队全部参与到攻击衡阳城的作战行动中去。