阿南惟几吸取了第一次长沙会战的教训，并没有一上来就投入大量的兵力进攻湘北主战场，而是最先向新墙河以北的大云山地区发动进攻，以试探中**队的虚实。
大云山位于湖南北部岳阳市所属的岳阳县和临湘市交界处，属幕阜山西北支，自古为江南名胜，道家洞天，志称盘旋七十二峰，海拔911.1米。这大云山往南数公里便是长沙门户新墙河,自武汉失守之后，这里就成了第九战区的重要前进阵地之一。
由于大云山地理位置的特殊性，易守难攻不说，距离日军的势力范围还比较近，于是薛岳就把这里当做第九战区的一个前沿观察哨，并且派重兵驻守这里。得知日军准备发起第二次长沙会战，第九战区紧急向大云山增派了守军。
除了山是薛岳作为总指挥，但是抗敌的思路却是杨森与罗卓英提出的，所以杨森极为重视，他可不愿意自己再被老蒋点名痛骂了，那句“轻弃名城，腾笑友邦”的评语时刻萦绕在他心头。
在得知第四军将大云山主阵地丢了之后，杨森当即电告第四军军长欧震和第59师张德能：“大云山可以丢，但是第四军决不能撤，不但不能撤，还得想办法拖住日军的脚步，为战区部署争取时间，拖住日军第六师团一个星期，第四军可记一功，反之欧震和张德能自己和军委会解释吧！”
在杨森的高压下，第59师以及配合作战的102师死死咬住日军第13联队的尾巴，双方打得不可开交。第13联队加以配合作战的炮兵第四大队合计4600余人被阻于甘田、团山坡一线，面对一万四千余中国/军队的围攻，日军倍感力不从心，不得已只得给神田正种中将发报，请求师团部给予作战指导。
接到第13师团的求援电报之后，神田正种不敢怠慢，在经历过多次帝国陆军被成建制消灭之后，日军的高级将领们现在也变得谨慎了，之前那种不可一世的狂躁不见了，他们终于把中国人当成了真正的对手看待，不知道中国.军队此时该是高兴呢还是悲哀呢？
第六师团主力立即前往甘田、团山坡一线增援第13联队，趁此机会，第58师收复大云山阵地,而此时第九战区向大云山增援的第37军第60师亦已到达战场,第27集团军遂命新编第10师、第59师、第60师在日军第六师团主力赶到战场前包围并歼灭当面日军第13联队,定于次日拂晓开始攻击。
然而,正当这3个师与第13联队激战时,由咸宁西进的日军第40师团重松支队取小道赶到甘田,将包围圈中的第13联队救了出来，然后向草鞋岭撤走。随后,中**队向草鞋岭方向追击，并且对重松支队展开进攻,双方在草鞋岭的狭小区域内互相争夺,伤亡均重，战局随即陷入胶着状态。