大云山位于新墙河以北几公里处，是第九战区重要的前进阵地。日军第11军为掩护主力部队向新墙河以北集中、展开，占领较大的渡河地带，于9月7日命令第6师团向大云山地区扫荡。9月9日大云山失守。
10日，第6师团主力认为已经完成任务，撤离大云山地区向桃林方向集结。国军第102师、第59师一看机会来了，围住留守的日军第13联队一顿暴揍。日军第40师团重松支队赶到甘田接应第13联队撤往草鞋岭，被国军撵着打。双方在甘田、团山坡的狭小区域内展开拉锯战，均伤亡惨重。
9月15日，第九战区司令长官兼任国民党湖南省主任委员和省主席的薛岳将军侦知日军已经有4个师团以上的兵力集结于湘北，猛然醒悟——小日本是要来进攻长沙啊！他马上命令第27集团军主力向新墙河以南转移，严阵以待。
9月17日，日军集结完毕，到达进攻出发位置。阿南惟几接受第一次长沙会战兵力分散的教训，将部队并列部署在狭窄的正面，以期进行纵深突破。
18日拂晓，日军在炮兵、航空兵、坦克的配合下强渡新墙河，突破国军第4军的两道防线。军长欧震鉴于日军兵力占优，正面阻击已经不可能奏效，便命令各师