日军第11军动这次进攻的战役企图本为策应其第23军攻占香港和南方军的作战，以牵制中国第九战区的兵力，不使南下，所以原定的作战计划是进至汨罗江以南地区，给予守军第37军以重创后即撤回原防地，并无攻占长沙的目的。但是，一心想要在中**队身上挽回颜面，为帝国立下赫赫功勋的阿南惟畿在作战之初即有乘势攻略长沙的意图，只是当时考虑到东京大本营和“中国派遣军”的态度，没有能够直接提出来，而第3师团师团长丰岛房太郎亦有相同的想法，曾两次向阿南惟畿提出建议。当日军渡过新墙河、迅进至汨罗江北岸时，阿南惟畿认为进攻开始以来进展顺利，又得到长沙守军暂编第2军南下、现市区兵力薄弱的情报，遂准备渡过汨罗江后继续南下，攻占长沙。当阿南惟畿在军司令部里提出自己的设想时，军部参谋们认为本次作战目的主要在于策应香港作战，现香港已为日军占领(25日攻占香港)，那么部队就应按原计划撤回原防，是否进攻长沙必须慎重考虑。固执刻板的阿南惟畿没有采纳参谋们的意见，向“中国派遣军”去请求进攻长沙的电报。27日、28日，阿南惟畿均未收到“中国派遣军”的批复。29日，阿南接到航空兵的侦察报告，说“中**已向长沙退却”，认为正是乘势攻占长沙的良好战机，遂独断决定改变原作战计划，向长沙追击，并分别向“中国派遣军”总司令部和大本营陆军部申诉理由，请求认批。当晚，在没有得到明确授权的情况下，阿南惟畿自作主张下达了进攻长沙的命令。其主要内容为：
1.敌有向长沙和金井方向退却之迹象。
2.军决定以主力向长沙方向追击。
第3师团应迅由近路向长沙追击。
第6师团击溃麻石山、鸭婆山附近之敌后，应以主力追击梨市之敌，另以一部向长沙方面追击。
第4o师团以一部留在浯口附近，主力进入麻峰嘴附近后，应向金井急进。
第9旅团应向关王桥急进，一并指挥泽支队在汨水以北掩护军左侧背的安全。
另将外园支队(以独立混成第第95大队为主编成)调来参战。
日军第3师团接到进攻长沙的命令后立即起追击，昼夜兼程前进。第3师团到达枫林港，留骑兵联队向北警戒，主力渡过捞刀河，经碑楼铺、梨市，渡过浏阳河，经东山向长沙东南郊前进。第6师团在航空兵支援下进至梨市渡河点附近担任警戒，并作为第二梯队。第4o师团进至金井一带，牵制东面山区的中**队，掩护第第9旅团29日到达岳阳，立即向关王桥前进，以保障进攻主力的侧背安全。
当日军此番大举南下，再次逐渐逼近长沙时，薛长官也做好了全面迎敌的准备。
为了就近指挥和督促各部作战，12月3o日，薛长官将他的战时指挥所从长沙的二里牌，搬迁到濒临前线的岳麓山上。
在此之前，他把省政府机关及所属各厅局迁到了茶陵；把第9战区司令部，迁到了耒阳；把他的夫人和孩子也都送到了后方。他只身带着一些作战参谋人员及必要的保卫人员，留在长沙。
此时，汨罗江以南的第第第第3师团。薛长官见南犯的日军已全部进入了“炉膛”，这才命令该两军按照原定计划，让开中间，撤向两厢，养精蓄锐，待机反攻。入夜后，第37军陈军长率部由浯口以南向东面的社港地区后撤；第99军则在傅军长的一声令下，从归义退向湘江沿岸的营田与湘阴一线。而留在敌后的第27集团军阳总司令则令所部袭击了驻新墙东南长胡镇的日军辎重兵第4o联队，使其伤亡惨重，联队长森川启宇中佐也被击毙。
是日，重庆的最高统帅根据连日来的战场情况已判断出日军有沿粤汉线逐步推进、攻占长沙之企图。他担心第9战区二线部队被迫投入战斗而影响日后的决战，遂给薛长官了一封电报：
“一、敌似有沿铁道线逐步推进攻占长沙之企图。二、该战区在长沙附近决战时，为防敌以一部向长沙牵制，先以主力强迫我第二线兵团决战，然后围攻长沙，我应以第二线兵团距离于战场较远地区，保持外线有利态势，以确保机动之自由，使敌先攻长沙，乘其攻击顿挫，同时集举各方全力，一举向敌围击，以主动地位把握为要。”
最高统帅的意见与薛长官的想法不谋而合。为鼓舞士气，坚定歼敌决心，薛长官于当天下午13时又以“卅午忠电”训令各部：
第三次长沙会战，关系国家存亡，国际局势之巨。本会战职有必死决心，必胜信念。为捕拿战机，歼灭敌人，获得伟大战果计，经规定下列三事，分电各部遵办：(1)各集团军总司令、军长、师长务确实掌握部队，亲往前线指挥，俾能适时捕拿战机，歼灭敌人。(2)职如战死，即以罗副长官代行职务，按之计划围歼敌人，总司令、军、师、团、营、连长如战死，即以副主官或次级资深主官代行职务。(3)各总司令、军、师、团、营、连长倘有作战不力，遗(贻)误战机者，即按革命军连坐法议处，决不姑宽。
他将此意分电各部的同时，又致电报给最高统帅。
然后，薛长官以第九战区名义当即向各部队下达如下命令：
1.战区决定以各兵团向长沙外围之敌军，行求心攻击聚歼之。
第58军，由长乐街经栗山港、青山市向安沙，第2o军由清江口经福临铺向石子铺索敌攻击。攻击到达线第一