湘北方向是日军发动长沙战役的正面重点进攻方向。
担任此次长沙战役正面重点进攻方向的日军第六师团及奈良支队，将从湘北方向进攻中国军队的作战时间，定为1939年9月18日。日军选择在这天发起进攻，意在重温1939年9月18日“沈阳事变”以少胜多的辉煌。
1939年9月18日凌晨，日军第六师团及奈良支队在飞机、坦克、大炮密集火力支援下，开始向驻守在新墙河以北的中国军队第十五集团军前沿阵地发起攻击。
而这一天，正是中国军队报仇雪耻之日。
日军的进攻，遭到中国军队第十五集团军一线守军的坚决抵抗。激战四日，日军第六师团及奈良支队毫无进展，中国守军仍然坚守在新墙河以北一线主阵地。
日军久攻不克，在付出重大伤亡后，仍然未能突破守军主阵地。冈村宁次决心调整兵力部署，采取正面进攻和侧翼进攻相结合的战术，首先击破湘北正面中国军队的一线防御。
9月23日拂晓，冈村宁次命令第六师团及奈良支队重新组织进攻。第六师团及奈良支队在强大炮兵火力的掩护下，强渡新墙河，向守军主阵地发起总攻。为配合第六师团及奈良支队总攻，日军上村支队于9月23日清晨六时三十分，从汩罗江口的营田实施登陆作战。在其海军舰队舰炮和飞机的支援下，上村支队突破湖岸中国军队的防线，溯汩罗江向东突击，企图切断汩罗江以北中国守军第十五集团军部署在一线阵地二个军的退路。将守军一线部队和二线部队之间的联系割裂，达到围歼一线部队二个军的目的，取得第一阶段作战的胜利。
鉴于战场形势发生急剧变化，薜司令官急令第十五集团军担任一线阵地守卫任务的二个军，立即放弃一线阵地，转入二线阵地协同担任二线守备任务的二个军继续阻击日军的进攻。
鄂南方向的日军第三十三师团，在第六师团及奈良支队从湘北正面发起进攻后，作为此次长沙战役正面作战的次要进攻方向，也从湖北的崇阳、通城、通山一线，向通城以南的中国守军第二十七集团军前沿阵地发起进攻。以配合左、右两翼第六师团及奈良支队和第一零六师团在湘北及赣北方向的作战，围歼平江以北的中国守军第二十七集团军。
第二十七集团军是第一批出川参加抗战的部队。该集团军先后参加过淞沪会战、南京保卫战和武汉保卫战，在抗战中以作战英勇顽强而著称。武汉保卫战结束后，该部官兵一直驻守在湖南的平江。此次日军发起长沙战役，企图一举歼灭这支川军部队。
9月21日，日军第三十三师团为配合左翼第一零六师团，右翼第六师团和第二十六旅团发起的进攻，遭到第二十七集团军的阻击和侧击，伤亡惨重。
从9月14日，日军从赣北方向发动进攻开始，战至9月27日，日军第十一军各主力师团从三个方向发起的进攻，除湘北方向进展较大外，赣北和鄂南方向的进攻遭到中国守军的顽强阻击，处于胶着状态。
而湘北方向，日军上村支队登陆成功后，溯汩罗江向东突击，占领新市。同第六师团汇合后，兵分二路：一路由上村支队继续沿粤汉铁路南进，向长沙方向进攻。＇奇*书*网…整*理*提*供＇另一路第六师团则由汩罗江向南突进，配合赣北和鄂南方向的进攻，企图切断中国军队二线部队的退路，聚歼中国军队。
战场形势已到决战阶段，从赣北和鄂南二个方向进攻的日军，在中国守军的坚决阻击下，进攻的势头已被削弱，没有任何进展。担任阻击任务的第一集团军和第二十七集团军的主力作战部队，战斗力犹存，且地形对我方有利。决战的时刻已经到来，薜司令官决心集中我军主力打击从湘北方向，孤军深入进攻长沙的日军上村支队和第六师团。为此，薜司令官决心加强正面防御作战力量。将部署在长沙附近，担任战役预备队任务的六个师，抽调三个师投入到铜官—福临铺—金井二线阵地，以加强二线防御力量。从湘西抽调战役预备队投入湘北的战斗，将日军上村支队和第六师团歼灭在长沙城外的捞刀河至汩罗江之间的水网稻田地带。
战前，由于湖南各地抗日组织广泛组织民众，将日军可能进攻路线上的道路全部破坏，进行广泛的坚壁清野，迫使进攻湘北的日军上村支队和第六师团携带的重武器寸步难行，减轻了日军进攻火力的强度。加上后勤保障被切断，在连续进攻势头受挫之后，日军第十一军司令官冈村宁次中将综合各种情报后发现，中国军队正从各个方向向湘北增援上来，合围孤军深入的上村支队和第六师团的目的已经很明显。而在赣北担任战役策应任务的第一零六师团、第一零二旅团；鄂南方向担任助攻的第三十三师团在中国军队的阻击下，作战能力大幅下降。由于参战各师团兵力损失大，且携带的作战物资消耗殆尽，各方面都处于不利态势，各部日军有被中国军队分割包围歼灭的危险。冈村宁次见势不妙便命令各参战部队收缩战线，停止进攻，准备撤退。
正在湘西、湘南集结待命的战区战役预备队的各部官兵，接到立即投入战场的命令后，犹如疾风一般地向长沙挺进。
独立师自孙师长从战区领受任务后，全师官兵立即终止在雪峰山区的综合训练。全部在雪峰山北麓的黄土店集结待命，密切地注视着战局的发展。当战区长官部一声令下，孙师长立即率领全师官兵从黄土店出发，行进序列为第一团、第三团、师部及直属队和第二团。当晚在三堂街渡过资水，星夜兼程向长沙增援前进。于9月29日夜晚，从望城附近的新康镇渡过湘江，建立进攻出发阵地，兵锋指向日军第六师团占据的杨桥和福临铺镇。
独立师出发前，为打好独立师成立以来的第一仗，打出独立师的威风和战斗力，孙师长要求特务连和工兵连加强到第一团，随一团前卫营先行出发。
“好钢要用在刀刃上，特务连要向一个拳头砸向日军。”这是出发前，孙师长向特务连训示时发表的讲话。特务连和工兵连随一团前卫营提前出发，沿着黄土店—三堂街—沧水铺—新康镇路线挺进。刘副师长率师部几个作战参谋随一团行动。
9月30日凌晨，独立师向在杨桥的日军第六师团发起攻击。
当时，驻守在杨桥的日军是第六师团的后卫部队和后勤保障部队，战斗发起后，战斗异常激烈，固守在此地的日军虽是后卫部队和后勤保障部队，但战斗力并不弱。经过近一天的战斗，独立师突破杨桥日军主阵地，此时日军在独立师猛烈的攻势下，只得向高家坊方向撤退。
就在独立师向驻守在杨桥的日军发起进攻之际，进攻长沙的第六师团，已渡过捞刀河，长沙遥遥可见。但是，由于携带的弹药已消耗殆尽，加上后勤保障线被切断，部队伤亡巨大无力再战。眼见中国军队士气正旺；从各个方向进行反击作战，再不撤退，就有被歼灭的危险。日军第十一军司令官冈村宁次见此次战役作战目的很难达到，为避免台儿庄和万家岭悲剧的重演，便下令所有部队全线撤退。
正从捞刀河撤退的日军见杨桥阵地失守，退路被切断，只得转向福临铺、金井方向，经福临铺、金井向汩罗、新市撤退。第九战区长官部立即命令，所属各部队以现态势向当面之敌猛烈追击，将日军歼灭在岳阳、崇阳以南地区。
中国军队各路官兵见日军第六师团向福临铺、金井方向败退，立即按照战区长官部命令，尾追日军至福临铺、金井地区，继续同日军激战。日军第六师团师团长稻叶四郎见各路中国军队紧追不舍，只好下令所属部队连续渡过汩罗江、新墙河向岳阳方向撤退。
原来在营田附近掩护日军上村支队登陆作战的日海军第十三炮艇舰队，在汩罗江口为阻击独立师追击败退的日军，开炮拦截，遭到独立师猛烈的炮火反击，当即被击沉几艘炮艇，剩余的舰只只得退往岳阳。
日军发动的第一次长沙战役在中国军队的严厉打击下，以惨败而告终。
第一次长沙会战，日军损失惨重，伤亡达四万余人，其中被除数击击毙的少佐以上军官达四十余名。中国方面取得了战略和战役上的全胜，缴获无数武器装备。
独立师在此次战役中表现出色，接到出击命令后，以旋风般的速度向长沙挺进，只用四天的时间，就从湘西赶到长沙地区投入战斗。在向杨桥之敌进攻中，打得勇猛顽强，迫使该部日军提前撤退。继而独立师奉命追击日军，在追至桃林时，配属一团前卫营的特务连发现日军一个大队的官兵正在宿营，唐朝立即指挥特务连作好战斗准备，一边监视日军动静，一边进行详细的侦察，并迅速派人将此情况向师部作了报告，孙师长指示：“立即趁夜袭击该部日军，务必全歼。”刘副师长指挥第一团和特务连利用夜色掩护，从三面包围该部日军。就在日军酣睡之时，第一团和特务连发起进攻，直打得日军晕头转向，仓皇逃窜。一团和特务连在此次战斗中打死打伤日军三百多人，缴获五十多匹战马，并乘胜追击，一直追到新墙河边。战区长官部见战役目的已经达到，命令各部停止追击。独立师官兵接到命令后，立即停止追击，隔新墙河同日军对峙。
此次长沙作战，独立师首战告捷，打出了威风，受到军事委员会和战区长官部的通令嘉奖。
日军第十一军各部在第九战区各部队的打击下，狼狈地退回新墙河以北地区。暂时处于休整状态，湘北方向又恢复了平静。
独立师奉命从新墙河后撤至长沙近郊休整，独立师又回到去湘西整训前的驻地。此时的长沙正处于欢庆长沙大捷的喜悦中，大后方各种抗日组织、人民团体、社会各界知名人士都组织慰问团，前来慰问参战部队的官兵，盛况空前。
四川各界社会团体组织慰问团，前来慰问参战的川军各部官兵。带来了家乡的许多土特产，如各种名烟、酒、茶、糖果、腊肉、以及各种生活用品如毛巾之类的。当时在湘�