十八日下午，遭到轟炸的日軍向司令部求援，二十四架輕型轟炸機和十二架戰鬥機，暫時降落在衡州機場，這裡只有一個步兵大隊的兵力駐守。
晚十九點三十五分，夜幕緩緩降臨了。
第三和第四兩個遊擊師，還有炮兵部隊，在幾艘大型貨船的幫助下渡過耒水，悄悄向機場方向運動，耒水距離戰場還遠，沒有受到日軍的監視，大型的機器船可以進行操作。
機動部隊沿着茶山坳，一直向西繞行水林溼地，抵達湘江和耒水的交匯處，在數十條中小型船隻的幫助下，在石鼓書院一帶登陸。
這些船隻是一些小型的機器船，一次一艘頂多運送幾十人到一百多人，還拖着小漁船，上面放着彈藥物資。
爲了穩妥起見，船隻先把一個步兵團的部隊和物資運送完畢，就分出一半船隻趕到回雁峰對面的湘江東岸，開始運送第三遊擊師和第四遊擊師的兩個團兵力到對岸。
日軍兩個師團的注意力全都在衡州，外圍並沒有什麼部隊駐紮，本來就兵力不夠用，竟然沒有注意一個晚上，有兩個師的軍隊，被悄悄的送到了他們的身後。
湘江東岸，韓霖、史迪威將軍和史密斯少將等人，就看着船隻運送部隊渡江，這兒距離回雁峰的日軍陣地只有不到兩公里，日軍要是發現了這一幕，後果會非常嚴重。
“這個舉動是不是有些太冒險了？”史迪威將軍說道。
“城內的軍隊收縮了戰線，攻城的日軍連續八天時間的作戰，精神已經極度疲倦，而且他們也想不到，在第三師團和第十三師團的圍堵之下，居然還有這麼多的部隊抵達了衡州，只要我們渡過一個團，就完全可以頂住他們的進攻，所以，我的舉動並不冒險。”韓霖說道。
時間在一分分的度過，天色剛剛發亮，攻擊部隊渡過湘江，抵達了指定的位置。
七個一百零五毫米榴彈炮營，八十四門榴彈炮，按照炮兵指揮官安東尼上校的指揮，兩個炮兵營對城南日軍陣地實施炮擊，三個炮兵營對城西的兩處日軍陣地實施炮擊，兩個營對機場發動了炮擊。
美國製造的七十五毫米山炮比較輕，可以分拆後用小船運到河對岸，然後再安裝起來，機動部隊和遊擊師都有裝備，一個團配備了六門，近距離對着日軍一頓猛烈轟擊。
最出彩的當然是迫擊炮，近距離作戰這種曲射火力殺傷力很強，而且裝備的數量多，一個師有一百多門。
昏昏沉沉的日軍攻城部隊，突然間遭到了猛烈的炮擊，榴彈炮、山炮和迫擊炮，不要錢一樣的使勁砸，頓時就亂作一團。
機場的三十多架日軍飛機來不及起飛就被炸燬了，彈藥和燃油被引爆，劇烈的火光和沖天的黑煙，幾裡地外都能看得很清楚。
這次的彈藥依然受到了運輸的限制，還不能一次全打光了，安東尼上校有些不甘心的對目標實施了十分鐘的炮擊，每門榴彈炮發射量達到五十發之多，頃刻間就是四千多發炮彈，這還不算山炮和迫擊炮的炮彈。
“太解恨了，我們這段時間被日軍的炮兵欺負慘了，現在也讓小日本嚐嚐我們自己的炮擊，看炮彈爆炸的破壞力，最起碼也得是一百毫米以上口徑的重炮，看得我血往上涌，恨不能現在就出去和鬼子決戰！”參謀長舉着望遠鏡，一邊看一邊說。
“我們的任務首先是防禦，不讓日軍攻入城內，等到日軍敗退，我們再出來追擊，記住，等到解圍以後先把受傷的弟兄們轉移出去，好幾千人需要治療。”方子珊笑着說道。
別看榴彈炮只有短短的十分鐘，但山炮和迫擊炮依然還在實施炮擊，把城內觀戰的第十軍官兵，看的是目瞪口呆，自從加入山城政府的軍隊以來，什麼時候見過這麼財大氣粗的場面？
炮擊結束，遊擊師從東南的回雁峰向蕭家山一線逼近，機動部隊從東北的小西門一帶逼近，向日軍發動了進攻。
彈藥不足精疲力盡的兩個師團，截止到目前加起來只有一個師團的兵力，面對兩面夾擊的態勢，衡州城攻不進去，只能繞到城南且戰且退。
機動部隊和第四遊擊師的攻擊速度太快，短時間內把這兩個師團的大部分軍隊分割包圍，分出一部進行追擊殘敵，想要全殲，估計難度有點大，但打殘了絕對沒問題。
兩個師團只有加起來不到一個聯隊的官兵逃出來，被一路追殺撤向了白鶴鋪，逃走的道路滿是屍體和武器裝備。
儘管彈藥消耗殆盡，被包圍在城下的日軍，依然兇悍端着步槍，嗷嗷叫着進行反擊。遇到機動部隊，端着衝鋒槍的官兵往往一梭子掃射過去，把日軍打成馬蜂窩，而第四遊擊師的官兵，毫不猶豫的掄着大刀端着刺刀，與日軍展開了白刃戰。
機場的一個步兵大隊，在第三遊擊師一個團的包圍下，陣地不斷遭到壓縮，可背後就是湘江，死戰不退，最後被一掃而光。
接到前方的急報，聽到山城政府的美械部隊出現了，大驚失色的橫山勇急忙命令在湘江以西擔任阻擊任務的第四十師團、第五十八師團和第六十四師團，緊急趕往衡州，接應兩個師團撤退，他擔不起這樣的責任。
追擊第六十八師團和第一一六師團殘部的機動部隊和遊擊師各一部，接到指揮部騎兵通訊員的命令，這才撤回了衡州城，偵察機發現了大批日軍趕來。
雙方在衡州以西和南北兩面，與日軍形成對峙，第二次衡州之戰結束。
第六十八師團和第一一六師團，因爲遭到毀滅性打擊，不得不退出戰鬥，撤向潭州等待補充，基本喪失了作戰能力，甚至可以取消建制了。
日軍的重炮大隊和獨立炮兵大隊被摧毀，繳獲一百五十毫米榴彈炮三門，一百毫米加農炮十五門，山炮二十門，九十毫米迫擊炮十門。
潭州第十一軍司令部駐地。
“東部和東南方向有兩個甲種師團，東北方向有兩個師團，就是這樣的防禦，還是讓山城政府的美械部隊鑽了空子，給兩個師團造成毀滅性打擊，怎麼處置先不說，在保障阻敵增援的情況下，集中所有能調動的部隊，傾盡全力先拿下衡州，完成這次一號作戰的任務，不要讓帝國蒙羞。”
“我接到消息，塞班島丟失，絕對防禦圈被打破，我們這次的大規模作戰很不理想，東條首相已經遞交了辭職書，梅津美治郎大將接任了參謀總長。”畑俊六接到消息後來到潭州。