1941年12月7日，日军偷袭珍珠港，太平洋战争爆发。为策应香港、南洋作战，牵制中国军队南下，日军第11军司令官阿南惟畿，不顾前两次进攻长沙受挫，集结第3、6、40师团及独立混成第9旅团等约12万人，在飞机、重炮掩护下，于湘北再度发起攻势，第三次长沙会战就此打响。中国第九战区司令长官薛岳，以“天炉战法”布防，约30万兵力严阵以待，一场决定抗战相持阶段战局的硬仗，在湘水之滨展开。
一、战前布局：天炉铸底，诱敌深入
前两次长沙会战，薛岳已摸索出湘北地形的制胜之道——新墙河、汨罗江、捞刀河、浏阳河四道天然水网，构成层层阻击的屏障；长沙城为核心“炉底”，外线部队为“炉壁”，逐次抵抗消耗敌军，待其深入腹地再合围聚歼，这便是“天炉战法”。
此次会战，薛岳做了周密部署：新墙河北岸，第20军、第58军担任第一线阻击，任务是“顶、拖、走”，硬顶日军锋芒，拖延其推进速度，完成消耗后有序后撤；汨罗江防线，第37军、第99军固守，继续诱敌深入；长沙城核心，由李玉堂的第10军死守，这支部队是百战精锐，下辖第3师、第190师、预备第10师，抱定“与长沙共存亡”的决心；外线第4、26、73、78、79军等，隐蔽集结于浏阳、醴陵、株洲等地，待日军攻城受挫，立即从四面合围，封闭“炉口”。
同时，第九战区发动湘北民众，破路毁桥、坚壁清野，将粮食、牲畜全部转移，让日军机械化部队寸步难行，后勤补给彻底断绝。阿南惟畿被前几次局部推进的“胜利”冲昏头脑，认定中国军队不堪一击，执意下令全线南下，一头扎进了天炉阵的陷阱。
二、逐次抵抗：新墙河喋血，汨罗江诱敌
1941年12月24日傍晚，湘北雨雪交加，日军第6、40师团在炮火掩护下，强渡新墙河，向中国守军阵地发起猛攻。第20军官兵依托河岸工事，与日军展开白刃战，机枪声、手榴弹爆炸声、刺刀碰撞声响彻河岸。日军凭借火力优势，多次突破防线，守军则利用地形反复逆袭，每一寸土地都反复争夺。
激战至27日，第一线部队完成阻击任务，按计划后撤。日军以为中国军队溃败，加速向南推进，强渡汨罗江。第37军、第99军不与日军硬拼，边打边退，故意露出“防线空虚”的假象，引诱日军向长沙方向深入。此时，日军补给线已拉长至200多公里，车辆陷在泥泞的破路上，粮弹供应日渐短缺，士兵饥寒交迫，战斗力大幅下降。
12月29日，阿南惟畿做出致命决策：放弃原计划“牵制作战”的目标，下令主力直扑长沙，妄图一举攻占这座华中重镇，在元旦当天“入城庆祝”。至12月31日，日军第3、6、40师团全部推进至长沙外围福临铺、朗梨市、东山一线，完全进入第九战区预设的决战区域，天炉的“炉门”，即将关闭。
三、长沙血战：四天四夜，炉底熔敌
1942年1月1日，长沙攻防战正式打响。日军第3师团率先抵达长沙东南郊，在飞机轰炸、重炮轰击下，向金盆岭、猴子石一线阵地发起猛攻，目标直指长沙南门。防守此处的，是方先觉率领的预备第10师，官兵们依托岳麓山的重炮支援，死守阵地，日军冲锋一波接一波，阵地前尸横遍野。
激战至上午，金盆岭阵地一度被日军突破，预10师28团团长葛先才率部逆袭，与日军展开巷战，刺刀见红，硬生生夺回阵地。日军见南门难攻，转而将主力转向东门、北门，第6师团投入战斗，两路夹击长沙城。日军架起云梯攀爬城墙，守军则用机枪扫射、投掷手榴弹，甚至推倒云梯，不少日军士兵从高空摔下，非死即伤。
1月2日，日军攻势更猛，施放毒气弹、燃烧弹，长沙城内外一片火海。第10军各师分区死守：第3师守东门，第190师守北门，预10师守南门，岳麓山炮兵群持续压制日军攻城部队，炮弹精准落在日军冲锋队形中。日军多次突入城内街区，守军逐街逐巷争夺，用手榴弹、大刀、步枪与日军肉搏，没有一个人后退。
1月3日，阿南惟畿孤注一掷，投入全部预备队，命令部队“黄昏前必克长沙”。日军集中所有火炮轰击长沙城墙，炸开多处缺口，步兵蜂拥而入。第10军官兵组成敢死队，封堵缺口，与日军展开惨烈的拉锯战。白沙岭、识字岭、浏阳门等阵地，反复易手十余次，守军伤亡惨重，但始终牢牢守住核心阵地。
1月4日，日军已精疲力竭，粮弹耗尽，伤亡过半，攻城无望。而此时，中国外线部队已按计划抵达指定位置，第4军从株洲北上，第73军、第79军从东、西两侧包抄，第20军、第58军切断日军退路，对日军形成铁桶般的合围。薛岳一声令下，全线反击，天炉的烈火，彻底点燃。
四、合围追歼：溃逃之路，尸横遍野
1月4日傍晚，阿南惟畿见大势已去，被迫下令全线撤退。日军丢弃大量武器、伤员、尸体，分路向北溃逃，一路上遭到中国军队的尾追、侧击、堵截，陷入四面楚歌的绝境。
第6师团在栗桥、福临铺一带，遭到第73军、第99军截击，被围困在狭小区域，伤亡惨重；第3师团在浏阳河、捞刀河之间，被第4军围攻，多次突围均被击退；第40师团在金井、白沙桥，被第37军缠住，自顾不暇。日军溃兵饥寒交迫，找不到粮食，只能用钢盔煮饭，夜间行军不敢点灯，稍有动静就遭到伏击，不少士兵掉队被俘，或被当地民众自发围歼。
1月8日，日军山崎茂上尉率200余人组成敢死队，夜袭影珠山中国军队指挥部，企图打开退路。第20军133师全力阻击，在山腰子坡将这支日军全歼，山崎茂被击毙，日军突围的最后希望破灭。
此后数日，中国军队乘胜追击，先后四次对日军形成包围，日军在汨罗江、新墙河多次被截击，渡河时溺死者无数。直到1月15日，日军残部在飞机掩护下，狼狈逃回新墙河北岸原阵地，沿途遗尸遍野，武器装备丢弃无数。1月16日，第九战区收复全部失地，第三次长沙会战胜利结束。
五、战役战果与历史意义
第三次长沙会战，中国军队以伤亡约2.8万人的代价，毙伤日军5.6万余人，俘虏日军中队长以下官兵139人，缴获步枪、机枪、火炮、战马、军用物资不计其数，是抗战相持阶段，中国军队正面战场取得的最重大胜利之一。
这场胜利，恰逢太平洋战争初期盟军节节败退之际，打破了日军“不可战胜”的神话，极大提振了全国军民的抗战信心，也让世界看到中国战场的重要作用。美国总统罗斯福盛赞此次胜利，称“盟军的胜利，全赖华军长沙大捷”；英国、苏联等国纷纷致电祝贺，中国的国际地位大幅提升。
更重要的是，此战彻底粉碎了日军企图摧毁第九战区主力、打通粤汉铁路的战略企图，巩固了华中抗战防线，让日军此后再不敢轻易进攻长沙，为抗战相持阶段的战略稳定，奠定了坚实基础。湘水汤汤，岳麓巍巍，第三次长沙会战的铁血荣光，永远镌刻在中国抗战史册之上。
