第二次长沙会战以后，第九战区司令长官-薛岳将军主持制订了新的作战计划。该计划建立的基础是在日军再向第9战区进犯时，所具有两个可能：一是全力由湘北进犯，重保持于左翼，索取我军右翼包围攻击；二是在主力由湘北进犯，重亦指向左翼，但各以一部分由南昌、武宁、通城进犯，以策应其湘北主力的作战。
故而第9战区的作战指导方针便是为：“战区以诱敌深入后进行决战之目的，在敌进攻时，以一部兵力由第一线开始逐次抵抗，随时保持我军于外线，俟敌进入我预定决战地区时，以全力开始总反攻，包围敌军而歼灭之。”
指导要领则为预定在长沙外围与敌决战，决战时重保持于长沙以东地区。湘北守军于敌人进攻时，首先应利用既设工事拒止敌人。尔后一面采取逐次抵抗以消耗、迟滞敌人，一面以主力向伍公市、沙市街以东外线转移，同时以一部向梅仙、平江以东外线转移，一部分别潜伏于汨水、捞刀河间各偏僻地区。当敌军大部队通过后，自动起来攻袭敌后并阻止其撤退。至总反攻时，待命以一部向西进攻，扼守汨水北岸，遮断敌军退路，以主力向捞刀河以北进攻，使围攻长沙之敌不得退过捞刀河北岸。
赣中、赣北守军，于敌进攻时以一部守备原阵地，以主力向浏阳以东地区前进，于总反攻时待命由浏阳地区向长沙以东攻击。战区直辖各军，以一部及炮兵占领长沙、岳麓山核心阵地，构筑坚固工事而确保之。直辖各军主力于总反攻时，待命由株洲、普迹地区向长沙以南攻击。湘北各挺进部队，于敌开始进攻后，在新墙河以北扰乱敌后；俟敌主力渡过汨水后，转移至新墙河以南地区活动，尔后阻挠敌军的撤退。鄂南挺进部队于敌攻击开始后，集中力量向蒲圻—临湘线、崇阳—通城线不断攻袭破坏，扰敌后方。
日军如由南昌、武宁实施牵制性进攻时，则守军分别诱敌至上高东南、铜鼓东南和嘉义附近地区，反攻而歼灭之。
当日军的进攻意图越来越明显的时候，第9战区决定集中兵力于湘北方面，诱敌主力于浏阳河、捞刀河间地区歼灭之。为此，长官部于20日20时下达了作战命令。
罗卓英副司令长官率第19集团军指挥所人员，于21日由上高进驻浏阳，指挥第26军、第79军及194师准备作战。其以79军由衡阳火车输送至株洲下车，军部率一师进占渡头市至东山既设据、工事，一师进驻株洲。限23日前全部到达。194师由清江进至醴陵，限27日拂晓前到达。第79军及第194师俟敌进至浏阳河北岸时，待命自南向北反击。第26军确保浏阳现阵地后，第二步俟敌进至浏阳河北岸时，待命自东向西反击。
王凌云率指挥所人员于21日晨，由修水进驻平江，指挥78军附新15师准备作战。78军附新15师于号由三都出发。新16师、新13师、新15师控制于平江及其西南地区。在确保平江、江村市之后，待敌向浏阳、长沙进犯时，待命协同37军自东北向西南侧击敌军。
杨森所部应以第20军-133师、134师，于敌强渡新墙河南犯时，应在既设阵地强烈抵抗，逐次消耗敌军兵力，务血战10日以上，争取战略运用之充分时间；在阻敌之后，待命转至关王桥、三江口侧面阵地，自东向西侧击、尾击向汨水北岸、南岸进击之敌。暂54师固守通城方面既设阵地待命。第58军于敌渡新墙河时，应自东向西侧击敌军；随后待命进入关王桥以北的第20军既设阵地侧击、尾击南犯之敌，协同20军的作战。
第37军首先在汨水南岸既设阵地韧强抵抗，务血战15日以上，争取战略运用之充分时间；达成第一步之任务后，待命转至社港市、更鼓台、金井间山地。当日军向浏阳、长沙攻击时，协同第78军自东北向西南攻击向长沙南犯之敌。
第99军首先应确保三姐桥、归义、营田、湘阴既设据、工事及洞庭湖南岸湖防；待敌向长沙攻击时，以第92师、99师待命，自西北向东南夹击向长沙进犯之敌。第197师仍在洞庭湖西南岸原防。
第10军190师任长沙外围据之守备，第3师仍任长沙核心工事守备，预第10师固守岳麓山及水陆洲既设据、工事。该军首先应固守长沙；待敌进至浏阳河北岸、向长沙攻击3天以后，待命自西向东反击敌军。
第73军部及第77师进驻宁乡，暂5师进驻益阳，策应长沙方面之作战。
第19集团军原先负责的赣北方面的警备，由高荫槐第1集团军、第19集团军刘膺古副总司令负责，王陵基第30集团军在武宁方面的警备交给友军。
虽然在12月14日，第11军司令官阿南惟畿中将就令参加进攻的日军开始向岳阳以南预定的地区集中。但直至20日，第6师团才在新开塘附近集结完毕，第40师团于21日在托坝附近集结完毕。第3师团的部队由信阳至武昌之后，于中国游击部队的袭扰和破坏铁铁，因而在粤汉路北段列车发生了事故，迟迟没有能够就位。而此时，为了掩护其主力部队集结和展开，第6师团、第40师团的先头部队已经从18日起即各以一部兵力向新墙河以北中国守军的前进阵地进行试探性地攻击了。
第9战区第一线守备部队为杨森的第27集团军所辖的杨汉域第20军，该军沿新墙河南岸布防，以第133师防守磊石山、鹿角、荣家湾、新墙一线，第134师防守潼溪街、杨林街及油港河南岸草鞋岭、方山洞阵地，同时在新墙河以北的筻口等地设有前进阵地及据。同时在黄岸市地区则集结有第58军。
由于守军第134师右翼阵地突出于新墙河以北，日军为进占新墙河北岸渡河进攻出发地位，第40师团以步兵第234联队、步兵第235联队于22日先期向油港河南岸守军阵地进攻。激战一昼夜，23日进至筻口。
12月23日上午，军司令官-阿南惟几中将动身前至新开塘的第6师团，后又至刚刚到了龙湾桥的第3师团，下午又前往控制在托坝地区的第40师团，分别与几个师团长会面，并作一番激励性讲话。
当日晚，回到岳阳军前进司令所得阿南惟畿，正式下达了进攻命令“军企图以第6、第40师团，从12月24日夜开始攻击，在新墙东南地区击溃新墙河左岸地区之敌后，再击溃汨水左岸地区之敌。第6师团应于24日夜发起攻击，在新墙西方地区突破敌线，捕捉该地以西之敌，进入三江口(关王桥西南5公里)附近。第40师团应于24日夜发起攻击，在潼西(溪)街、东乡地区突破敌线后，捕捉该地以西之敌，进入关王桥附近。第3师团应于25日拂晓，以一部炮击潼西街附近的敌阵地，协助第40师团攻击，主力转到第6师团的右侧，在新墙渡河，捕捉所在之敌，进入归义附近。飞行第44战队，支援军的进攻作战。”
12月24日傍晚，敌11军先头的第6师团、第40师团的6个步兵联队，全部到达了新墙河的北岸。占领了渡河进攻出发地位。
左翼第40师团首先发起进攻，第40师团徒涉地，在新墙河中游潼溪街以东附近，由西向东依次为步兵第236联队、步兵第235联队、步兵第234联队，在猛烈炮火掩护下，于当日14时在筻口附近强渡新墙河。徒涉过河时遭到守军第134师的坚强抗击。傍晚时渡过新墙河，突破守军阵地，向潼溪街攻击前进。
日军右翼第6师团于24日傍晚开始进攻，由于第6师团徒涉过河地，是由粤汉路铁桥向东至新墙镇。其右翼步兵第45联队在铁桥附近、左翼步兵第23联队在新墙镇对岸，故而由猛烈的炮火掩护，在24日的傍晚开始徒涉过河投入战斗后，进展较为顺利，当夜强渡新墙河后突破守军第133师阵地，攻占了新墙、七步塘等据。而位于铁桥、新墙镇之间的步兵第13联队，亦于25日晨过河参加作战。
不过当日夜间，湘北地区下着大雨，能见度极差，加之在徒涉过河时，遭到第20军、第58军的猛烈抵抗，甚至龟川良夫大佐的步兵第236联队甚至因紧张慌乱而迷了路。
25日晨，丰岛房太郎的第3师团在第6师团之后，徒涉新墙河。右翼投入战斗，沿粤汉路东侧攻击前进。
面对敌情，第27集团军急令第58军新11师由黄崖市向杨林街前进，由东向西侧击敌人，策应第20军的作战。第134师右翼方山洞附近的部队亦向南撤退，与主力靠拢，参加战斗。第133师除留置一部兵力守备纵深内各据外，主力向南岳庙、洪桥以南转移；第134师退守十步桥东西之线。激战至晚，日军进至黄沙街、大荆街、三江口、关王桥以北一带。