早在5月29日日军刚发起湖南会战时，蒋介石就曾以电话命令方先觉在衡阳固守十天乃至两周，“吸引消耗敌军主力，再配合外围友军，内外夹击，以歼灭敌军主力于衡阳近郊地区”。
如今第10军已经超额完成了任务，但援军却迟迟不到，方先觉不得不连连发出求援电报给薛岳，无奈薛岳已把几个残破的军拉到湘东去了。方先觉对于薛岳的这种见死不救的行为非常憎恨，曾在蒋面前痛骂薛岳是想投靠汪精卫。
两个人的梁子其实早就结下了：当常德会战时，薛岳越级指挥第10军第190师，导致第10军损失惨重，预10师师长孙明瑾（因品格出众绰号“孙圣人”）阵亡；事后方找薛理论，双方多次发生争吵，以至于薛将方撤职留用。
方先觉被撤职后，薛岳故技重演，派出广东籍将领方日英代理第10军军长，后来经过李玉堂在重庆将第10军参加常德会战的实际情况报告顾祝同，由顾向蒋介石说情；同时第10军全体官兵愤愤不平，通电请求中央保留方先觉原职，方日英见此情况，迟迟不愿到差，一直拖了2个多月。“
方先觉亲自去重庆向蒋介石请罪，进行活动”，适逢豫湘桂战事爆发，“蒋介石遂命令方先觉驻防衡山担负守卫长沙的任务，第四次长沙会战后复调守衡阳”。
薛岳对于第10军基本指挥不动了，由于他对于衡阳局势非常悲观，所以他对于第10军的生死也不那么看重了。绝境中的方先觉又于8月1日给蒋介石致电报告，希望委员长能够切实援助一下这支苦苦挣扎中的忠勇善战之师。
不过早在7月12日，蒋介石已经下令对衡阳解围。“在衡阳，第10军神奇地站住了。它的地方越缩越小，它的阵地是绝望的，可是它以拼命的勇敢战斗，令人回想到上海之战的光景。于是重庆的寒暑表又突然上升了。”
第10军如此争气，实在令蒋介石喜出望外，他的抗战积极性又上来了。其解围命令主要内容为：
一、围攻衡阳之敌获得补给后攻击再兴，颇为激烈；
二、决加强外围兵力，速解衡阳之围；
三、着李玉堂督率第62军即由衡阳西南猛攻敌背，务期一举歼灭围攻之敌；第79军应协同第62军向衡阳西北郊猛攻，并以第63师由北向南协助永丰方面之攻击，以资策应；
四、湘江东岸各军亦应向预定目标猛攻，配合作战。
当衡阳激战之时，集结在外线的中国军队有8个军共计10万人以上的部队，蒋介石虽然多次命令他们向衡阳增援，但最终被派往衡阳担任解围任务的仅有第62、第79两个军及第63师，而最后真正全力杀向衡阳前线进行解围的则只有第62军。
毕竟第10军是李玉堂自己的部队，形同亲生儿女，他不可能见死不救（第10军属第27集团军，李当时系第27集团军副总司令，负责指挥第10、第46、第62共三个军）。
当时，第62、第79两个军奉命后开始向衡阳进发，7月14日，两军到达衡阳外围并与日军发生激烈战斗，也与城内守军取得了联系。经过将近6天的浴血奋战，第62军于20日占领了火车南站。此时日军已经停止了对衡阳的第二次总攻击，开始集中起强大的打援兵团向第62、第79军反扑。
22日，第62军前线指挥所所在雨母山下受到日军炮火袭击。23日下午，日军一部突袭第62军军部及该军左侧后，第62军被迫后撤。而第79军一直与日军在贾里渡、铜钱渡、鸡窝山一带形成对峙状态，不能前进。
7月27日，军委会又将第四战区桂系军力第46军及第74军一部投入战斗，协助第62军、第79军进攻。但此时日军在衡阳外围的兵力也已大量增加，到7月底，日军第五十八、第十三、第四十师团等陆续到达衡阳前线。当初第74军第57师余程万部被围于常德时，第10军不顾生死前往援救，如今王耀武被第10军上下责难不肯尽力，大概是王耀武对于日军打援兵团过于畏惧，乃至于没有用尽全力。
到8月2日，战斗进行了一个星期，第62、第79两个军虽仍无明显进展，但也给日军造成了很大的物资消耗及人员伤亡，对于第10军坚守衡阳还是助益很大的。此时日军的弹药非常匮乏，加之其制空权的基本丧失，援军给第十一军所带来的威胁还是很大的。
当时方先觉派出了上百人的突击队前往接应援军，尽管他们见到了援军，但由于援军也亟须补充粮弹且受到日军强烈抵抗，因此无法继续攻击前进，只好退走。突击队冒死回城后只剩下几个人，援军的退走，给方先觉等守军将士的心理造成了很不好的影响。
白修德当时参加了第62军的行动，他发现第62军没有一辆卡车，也没有一尊大炮，仅有两门“一战”时期法国式的75山炮和9门迫击炮；枪支缺乏，口粮也很少，且在酷暑天行军非常疲惫，能够打到衡阳外围已经算是奇迹了。
不过小诸葛的桂军是狡猾的，其保存实力的念头比之蒋介石还要严重，因为保存实力即可作为战后的政治资本。当时第5军有个坦克连前来给第46军助战，但桂军面对日军强大的打援兵团无非是应付而已，都只是让一小股部队冲在前面。时任第46军新编19师连长王玉福因戴罪立功，表现尤为积极，在此战中被升为营长。
可是当他在雨母山获得胜利需要预备队前来支援时，却始终不能如愿，最终王玉福感慨道：“雨母山之战后，部队士气一落千丈，本来解衡阳之围是不难的，但国民党军队内部各派钩心斗角，中央欺凌地方，地方不满中央，有时置民族大义于不顾。\"
到了8月3日，日军向衡阳发起第三次总攻击时，蒋介石又一次电令第62军军长黄涛：“着第62军不顾一切牺牲，再迅速奋勇前进，如达到衡阳解围，官升级，兵重赏。”但面对日军强大的打援兵团，第62、第46、第79、第74军各部都已经近乎绝望了，加上自保心态，因此与日军虽不时发生战斗，但各部均未用尽全力。
弹尽援绝的衡阳城和第10军的命运，就这样决定了——在这样的关键时刻，所暴露出来的正是国民党军整个系统最尖锐的问题。
在第三次长沙会战中，第10军的战绩自不待言，乃至于被日军冠以“长沙军”之名。此次衡阳保卫战，第10军更是虽败犹荣，尽管未竟全功，但他们已将顽强不屈的民族精神表现得淋漓尽致！而其最后的投降自然不算什么可耻，因为他们已经尽力了，正义的、文明的国家不能要求它的军人做出过度的或者彻底的牺牲，只有野蛮国家才要求它的将士“全体玉碎”。
网友：王肪释:能量越来越少，必输无疑。
