杨森20军这次夜袭获胜，使得日军再不敢目中无人，他们行军时开始加强戒备：先派出骑兵，搜索所经道路的两边、附近村庄的周围，并进入村庄内部仔细侦查，确定没有我军的踪迹才通知大军往前进。由过去的阵容浩荡，一路势如破竹，变成畏首畏尾，一步不敢乱走。9月20日以后，敌军逼近长沙城下，占据了岳麓山，布置炮兵阵地，不分昼夜，向长沙城内猛烈轰击。27日下午四时，日军进入长沙城，攻城战中他们付出了惨重代价，但他们还不知道这仅仅是其伤亡的开始。就在日军猛攻长沙城的时候，杨森的20军等部队已经在新墙河以南汨罗江以北切断了日寇的后援，并烧毁粮食、弹药、特别是将日寇在岳阳大荆街弹药库炸毁，使敌人的补给大受影响，其交通线、通信网也被彻底破坏。与此同时，我军各部队悄悄从平江、浏阳、株洲等地按照预定计划进入战斗位置，于是大包围的态势全部完成。长沙城里和敌人进行巷战的我军也整合队伍，对敌人进行反冲锋，将敌人大部队驱逐出城。仓皇逃窜的敌人，退路被我截断，陷在一个三角形的包围圈里。被我军穷追猛打，遗尸累累，精锐尽失。直到9月30日下午四时，日军方才突围向北逃窜。这时，杨森早已埋伏好的部队一拥而出，占据有利地形，拦住他们的去路。惊慌失措的日军落入了首尾受敌的大陷阱中，被杨森部队截为三段，几乎失去还手之力。10月9日，杨森率20军在追击中欲渡新墙河时，攻势受挫，因为新墙河岸边的一支日军炮兵，为掩护其残军撤退，将排炮暴雨般倾泻过来。正乘胜追击的20军，被迫停止前进。接到前方报告后，杨森匆匆带二儿子杨汉烈等人赶到前方去探查情形，以讨对策。看完前线地方炮兵阵地情况，回到掩体正和前敌指挥官计议如何打掉日军这个炮阵地时，他没有注意到二儿子杨汉烈却带着一队人悄悄离开。一会儿，前方突然爆发出一阵阵欢呼与吼叫声，如万马奔腾。杨森不知发生了什么事。杨森带着前敌指挥官连忙来到掩体外，用望远镜一望，新墙河前已无敌人踪迹，20军一个大冲锋进抵新墙河边，此刻正忙着渡河。眼前情景让他百思不得其解。晚间，二儿子杨汉烈带着一支队伍回来，杨森才完全明白自己这个儿子居然初生牛犊不怕虎，带队袭击了敌人炮兵阵地。原来杨汉烈得知敌人炮兵对我军威胁之后，带了一支二三十人的队伍摸到敌人炮兵阵地右方，扑向一门安放在最右边的大炮，大家一拥而上，砍翻几名日本兵，拖转炮身，装上炮弹就向敌人这个炮兵阵地一阵猛轰。日本炮兵一辈子没见过这种打法，纷纷喊叫着弃炮而逃。这边我军的前队则欢声雷动，拔步猛冲，顺利攻克了这一阵地，使阻碍二十军前进的障碍得以消除，顺利越过新墙河，长驱直入，一路打到湘鄂边界的羊楼司和临岳。