日軍發起“一號作戰”後，中國軍隊節節挫敗，國內外輿論對此羣加指責。作爲中國戰區最高統帥，蔣介石對來自英美盟國的譏評倍感壓力。1944年7月中旬，美國總統羅斯福致電蔣介石，認爲豫湘戰事頗降低中國信譽，擬令中國戰區參謀長史迪威直接指揮中國全部軍隊(包括中共軍隊)作戰。蔣介石對此深感恥辱和刺激，在整軍會議上“聲色俱厲，數數擊案如山響”，痛心疾首地說：“自從這次中原會戰與長沙會戰失敗以來，我們國家的地位、軍隊的榮譽，尤其是我們一班高級軍官的榮譽，可以說掃地以盡。外國人已經不把我們軍隊當做一個軍隊，不把我們軍人當做一個軍人!這種精神上的恥辱，較之於日寇佔我們的國土，以武力來打擊我們、凌辱我們，還要難受!”他慨嘆，“1944年對中國來說是在長期戰爭中最壞的一年”，自稱“從事革命以來，從來沒有受過現在這樣的恥辱”，“我今年58歲了，自省我平生所受的恥辱，以今年爲最大”。
此時，日本政壇發生突變。由於日軍在太平洋上、衡陽城下的失利，加劇了日本國內反對勢力的倒閣風潮，失去天皇信任的首相東條英機於7月18日遞交辭呈，小磯國昭新內閣上臺。
日本人希望在衡陽城挽回頹勢，蔣介石希望在衡陽城重振士氣，這場血戰，註定將更爲慘烈。
第28天：燒掉勸降傳單
7月20日，第28天。第十軍軍部，電臺報務員盧慶貽的耳朵裏，已經開始產生幻聽。
盧慶貽說：“我現在耳朵不好，就是由於那個時候太用心聽，那個聲音只有蚊子聲大。”
日軍開始採用心理戰術，用飛機向衡陽城內外撒“歸來證”和勸降傳單。傳單上這麼說：“能征善戰的第十軍諸將士，任務已經達成，這是湖南人固有的頑強性格!可惜你們命運不好，援軍不能前進，諸君命在旦夕!但能加入和平軍，絕不以敵對行爲對待!”
第十軍官兵把“歸來證”和勸降傳單都燒了，誓與衡陽共存亡。
“衡陽保衛戰啊，第一點就是士氣。”時爲第五軍四十八師戰車防衛炮營四連連長、調到衡陽支援的楊光榮說，“第二點，我在第十軍裏頭，始終沒氣餒，我始終認爲有希望解圍，我們一定要堅守，等着周圍兄弟部隊來解圍。那麼多的部隊呢，是吧?”
快一個月了，衡陽守軍早就完成守城任務，援軍還沒有來。
衡陽城外圍，槍聲時隱時現，第十軍輜重團二營營長陸敬業仔細辨聽。
陸敬業之子陸啓東說：“我父親講，敵人的槍聲和援軍的槍聲很容易分辨，因爲日本人用的是三八式步槍，他是一槍兩響。中國軍隊用的是中正式步槍，或者“漢陽造”，槍聲從遠而近的時候，聽得出來。”
楊光榮回憶：“聽着聽着，機關槍響了，以爲是友軍來了，快解圍了。”當時有人說，見到一連援軍進城了，他們頭戴鋼盔，肩扛機槍，鬥志旺盛。不過，大家沒高興多久，就聽到了一個經查實的消息：是炮兵連沒有炮彈了，補充進前線。大家頓時心涼了半截。軍部有人隨口唱起了京劇《楊家將》唱詞：“不提那援軍則還罷了，提起那援軍令人失望。”
當然，也有好消息：此時，經過報紙宣傳，第十軍官兵已成爲國人心中的英雄。
第十軍軍長方先覺之子方略說：“那個時候，我看到桂林的商店櫥窗裏面都放着我父親的相片啊，大家都說方先覺是民族英雄。”
其時，少年方略很難理解，身爲民族英雄的父親，爲什麼沒有人去救他。
其時，第十軍傷亡已超過八成，彈藥幾乎耗盡，陣地後方池塘裏的魚蝦和浮萍早已被飢餓的士兵們吃光了，有人冒死進入敵人射程內去摘南瓜，很快中彈。
時爲第十軍預備第十師二十九團參謀的彭忠志回憶：“那時根本沒法講衛生，有什麼吃什麼，吃生的，沒得辦法，不知道怎麼過，但精神上還堅持着，不想死，就是這個心理，好像第十軍沒打過敗仗一樣的，自己打贏了。”
7月22日，國民政府軍事委員會電令第九戰區集中湘江以西部隊向進攻衡陽的日軍攻擊，可惜被日軍情報人員破譯，日軍作出相應部署。國軍第六十二軍一度突進至衡陽火車西站，但在日軍第四十師團的反擊下，傷亡甚大，且彈藥告罄，被迫撤退。第七十九軍、第七十四軍主力及第一○○軍的第三一九師也被阻止於日軍第四十師團的堵截線之外。
據《蔣介石的陪都歲月》一書記載，7月27日，蔣介石給方先覺寫親筆信：“守城官兵艱苦與犧牲情形，餘已深知，餘對督促增援部隊之急進，比弟在城中望援之心更爲迫切。餘必爲弟及全體官兵負責，全力增援與接濟，勿念。”此信複製數百份用飛機在衡陽上空投下。城內守軍的彈藥、糧食和醫藥用品也都靠空投接濟，即便在暴雨天，蔣介石也讓空軍派了飛行技術高超的飛行員駕機冒險空投。
7月28日，早已皈依基督教的蔣介石爲第十軍官兵禱告：“願主賜我衡陽戰事順利，當在南嶽峯頂建立大鐵十字架一座，以酬主恩也。”
7月31日，蔣介石在日記中寫道：“衡陽保衛戰已一月有餘，第十軍官兵死傷過十分之八，而衡陽城屹立不撼。此次衡陽之得失，其有關於國家之存亡，民族之榮辱至大。”
8月1日，方先覺致電蔣介石說，“一定死守”，“一死爲國”。
第41天：援軍撤退了
8月2日，第41天。盧慶貽接到兩封給軍長方先覺的電報：一封是蔣介石發來的，上面說“援軍不日可達城郊”;另一封來自方先覺的弟弟方先守，內容是“黃濤、王甲本兩軍(即第六十二軍、第七十九軍)，確已奉令解圍衡陽，現在正破敵阻滯向衡陽靠近，兄可做好裏應外合之準備”。
這天，空軍飛機再次向衡陽守軍空投蔣介石手令，告知“各路增援部隊今晨已如期到達二塘、賈裏坡、陸家嶺、七裏山預定之線，餘必令空軍掩護，嚴督猛進”。
第十軍官兵望眼欲穿的援軍終於來了。
陸啓東說，第十軍此時僅剩的一個整建制的營——特務營營長曹華亭，被緊急召進軍部。“這是一員猛將，他奉命率領一支150人的突擊隊衝出城，到城外的五里亭，就是離城五里的地方接應援軍。”
突擊隊殺出重圍，到了五里亭，卻沒有等到援軍。“援軍第六十二軍已經撤退了。”陸啓東說。
時爲第十軍預備第十師二十九團迫擊炮連連長的彭忠榮回憶：“第六十二軍不能反攻，自己撤了。”
據《中國抗日戰爭正面戰場作戰記》一書記載：8月2日，第六十二軍及第一○○軍確已到達三塘、兩母山地區，第七十四軍到達佘田橋、新橋，第七十九軍到達望城坳附近，與日軍第四十師團激戰。第六十二軍在進攻二塘、兩母山時與日軍第二三四聯隊進行了白刃戰，予該聯隊以殲滅性打擊。“但由於第六十二軍等在戰鬥中傷亡亦衆，始終未能殲滅依託工事堅守陣地的日軍殘部，被阻於日軍堵截線之外，未能與衡陽守軍會合。在此期間的外圍各兵團，除第二十四集團軍遵照軍事委員會的命令積極向湘江以西進攻衡陽的日軍進攻外，湘江以東的第九戰區各軍沒有進行積極有力的進攻。”
