千里之外蔣介石看到長沙局勢危急，電令六戰區陳誠進攻宜昌圍魏救趙。

逃出軍部的李玉堂本準備10點半棄守突圍，幸虧第26、79軍趕到，兩軍前后夾擊，進攻的日軍第6師團只得撤出戰場。明知占領長沙無望的阿南惟畿還是讓突破瀏陽河防線的早淵支隊入城插旗，以發揮政治作用。早淵支隊派先遣隊入城，長沙市民商會會長張繼春將其帶入伏擊圈，與鬼子同歸于盡。

進攻無果，又接到宜昌急報的阿南惟畿被迫全軍撤退，國軍追擊。至10月9日，雙方恢復戰前態勢，至此，第二次長沙會戰結束。

此戰雖然打退日軍，但傷亡巨大，薛岳黯然。何介安看到了撤下來的女婿李本忠，傷亡雖大，馬維原等戰士們的堅強感染了周圍群眾。蔣介石前往南岳召開軍事會議，總結此戰，李玉堂被撤，薛岳被嚴厲批評。彭中華從呂慧那聽到了延安對此戰宣傳掌握分寸的指示，并指示呂慧設法消除陳明韻擔心暴露的疑慮。長沙城內，呂慧、陳明韻看到了周詠蓮和撤下來的第10軍。