衡阳保卫战是长沙陷落后，蒋介石在湖南的最后底线。蒋介石在衡阳被围后，派出大批军队救援，还跟方先觉说：“希弟安心死守，余必督促陆空军助弟完成空前大业。”衡阳之战惨烈到尸体多的抬不走，日本首相引咎辞职。竟然扛了这么久，那外围援军去哪了？这事要问1947年的张灵甫。
1944年6月1日，方先觉进入衡阳布置防御。方先觉的10军可不是普通部队，是接受美械装备的五大军之一，跟74军齐名的部队。6月23日，侵华日军横山勇指挥第68、116两个师团5万多人开始对衡阳发动进攻。但是，美械军可不是白给的。横山勇名字有个勇字，但是在第10军面前吃了瘪。
打到了6月28日，第10军没啥事，日军第68师团倒是打残了。经过几天激战，第68师团大量联队长、中队长阵亡，整个师团都被打废了。打成这个样子，日军可不干了。我“大日本皇军”啥时候吃过这亏？横山勇脸上挂不住了。
在调整兵力后，日军在7月11日增加了四个重炮大队和两个迫击炮大队后，再次对衡阳发动了猛攻。这次进攻很奏效，经过横山勇的优秀指挥，日军损失8000人，阵亡一名联队长以及八名中队长，衡阳城岿然不动。气急败坏的日军甚至用了毒气弹，但是第10军用湿毛巾堵住口鼻，继续与日军战斗。
到了7月15日日军夺下新街道阵地，利用河对岸的房屋集结，准备对衡阳发动进攻。我第10军官兵利用火攻将房屋烧毁。由于放火的六名勇士在日军火力封锁下无法回到阵地，就与五十几名日军同归于尽。战斗都打到这个份上，实际上方先觉已经完成了老蒋给他的防守期限。但是，援军的枪声只是偶尔听到，还越来越远。
横山勇被上级施压，无法，只得调集58、13两个师团加入战斗。攻击衡阳的兵力已经达到了十万人。在飞机、重炮、毒气弹不停的攻击下，打到8月7日，在横山勇亲自督战下日军终于利用坦克轰开衡阳城墙。战斗进入巷战阶段。由于已经打了46天，第10军已经相当疲惫。为了继续战斗，方先觉派出自己的特务营到城内据点天竺教堂防御。在这里，国军一神枪手将57旅团长志摩源吉少将爆头。无奈，日军人多势众，在付出极大代价下，拿下天主教堂。战斗到了8日凌晨，经过47天苦战，第10军伙夫、马夫全部用上。第10军1.7万人，仅剩3000人弹尽粮绝后投降。
此战造成日军8万人伤亡。是首次日军在自己战报里承认伤亡多于中国军队。下面的问题是，打了47天，国军的援兵在哪里？这个事情在孟良崮上的张灵甫最清楚。国军保存实力是顽疾，都觉得到了衡阳也是被消耗。除了79军奋力救援，还被手下师长坑死外，其他部队都一味避战。连精锐第74军也在接近衡阳后被副参谋长叫停。