湘北追击，向心围歼
4日下午，根据作战命令，中国军队各作战师团迅速由南向北、由北向南、由东向西、由东南向西北、由西北向东南，追击、截击、堵击向北溃逃的日军，先后4次对日军形成包围作战。撤退中的日军，既要对付中国军队袭击，又要掩护伤病员，在中国军队向心围歼的打击下，行动十分迟缓，且损失惨重。直到1月15日退到新墙河北岸。至此，中国军队重新掌握了战场主动权，恢复了战前态势，第三次长沙会战结束。
战史解码
根据战后国民政府军委会及第九战区发表的战报称：此战中国军队伤亡28000多人，毙伤日军56000多人，俘虏1.3万余，另缴获大量物资，后来历史学家根据各方面的史料佐证，战报中击毙和俘虏日军的数据存在夸大的嫌疑，第三次长沙会战的确以中国军队“惨胜”收官。
战法得当，中国军队谨慎应敌
第三次长沙会战前，第九战区总结了前两次长沙战役的经验教训，针对日军的作战特点，制定出坚壁清野、诱敌深入、围歼日军于“天然熔炉”的战法。在此基础上，战区司令部制订了新的作战计划，例如，在兵力部署上，改变了过去兵力分散的不足，将主力配置在湘北；在地域选择上，不以长沙城为决战地，而选择捞刀河以北、汨水以南地区决战，有利于外围部队集结；在战机把握上，不是日军强渡汨罗江向长沙进攻时，而是日军进攻受阻开始退却之际进行；在情报获取上，派出大量谍报人员，及时掌握日军动向。为了达到保密效果，战时使用的通讯设备一律采用有线电话指挥作战，防止日军破译通讯设施。此外战前，第九战区构筑了纵深梯次的据点工事，储备了大量粮食、弹药和军用物资。会战中，参战各军始终严格按照作战要求进行，这些都为战役胜利作了保障。
日军狂妄轻敌，擅改计划，孤军深入最终遭围歼
日军方面。在第三次长沙战役前，第11集团军指挥官阿南惟畿认为，中国军队刚刚经过第二次长沙会战的沉重打击不到两个月，短时间不可能恢复战斗力，而且中国军队的战斗力本身就不强，只会逐步抵抗，这次作战必将不战自溃。因此，第11集团军在作战前，甚至连作战方案都与上次会战一样，投入兵力比前两次还要少。正如日军在检讨失败教训时指出的那样，“……造成这种结果（战败）的最大原因，在于错误地判断彼我战斗力量”。实际上，此时第九战区可以说是聚集了中国军队中的精锐部队。
