此时，不愿投敌的部分官兵“仍在城内进行抵抗”。由第四战区抽调来援的第46军等已进抵距衡阳8公里的二塘。衡阳失守后，第九战区以一部兵力在衡阳以西攻袭日军，主力撤至洪桥一带。
日军经休整、补充后，9月1日开始进攻:第3、第13、第40、第58师团向零陵、全县，第116、第37师团向邵阳进攻。
守军第37军在常宁进行了较顽强的抵抗;第79、第62军在白鹤铺、大营市一带，第74、第100军在渣江、永丰一带，稍事抵抗后再次后撤。
日军于9月5日攻占祁阳，7日攻占零陵，13日占道县，14日不战而占领筑有坚固国防工事的全县。
至此，长衡会战结束。衡阳保卫战，被誉为是东方莫斯科保卫战，第10军与近10倍之日军血战47日，以阵亡7400人，负伤8000余人的代价，杀伤日军5万多人，敌我阵亡比例为5:1，创造了世界军事史上的奇迹。
“先和军”成立时，日军举行了一个仪式，日军记者给方先觉和他的四位师长与日军第68师团长、慕僚长等人照了一张合影。日军离去后，方先觉对他的部下说：“来在屋檐下，谁敢不低头，日本人只照得我们的相，却照不到我们心。”
10月初，第3师师长周庆祥和军参谋长孙鸣玉越窗而逃。方先觉看到他们逃跑后，日军没有加强防范，于是也开始寻找机会逃跑。他先派人与外界取得联系，然后在当地帮会势力、国民党军统特务、国民党地方游击队的共同帮助下，被囚禁达3个月之久的方先觉在伪衡阳县自卫司令王伟能等人的帮助下逃出了日军的势力范围，随后又经第19师派队护送，顺利抵达了重庆。
方先觉逃回重庆，进一步说明，他投降日军后的所作所为是策略性行为，是为了应付日军，因为此事赵继统多次在军事会议上痛骂横山勇。
日本大本营陆军作战部作战课长服部卓四郎在《大东亚战争全史》一书记录道：“这位投降的方先觉军长被俘后态度伪装得很巧妙，后来乘机逃脱，返回了重庆军。”
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