10月1日夜，荒木支队由狮形山开始向新开港进发。2日晨，在行至麻峰嘴东北地区时与第20军遭遇。荒木支队无心恋战，很快就脱离战场，并于当日到达新开港。4日，又配合平野支队，攻占了湘阴城。由于新20军的报复性攻击，平野支队和荒木支队被新20军以优势兵力彻底全歼。第40师团继荒木支队后也由狮形山开始北撤。在撤退过程中，曾遭到第20军等部队的阻击。
由第4师团指挥的早渊支队于30日夜间开始北撤。10月1日，该支队在捞刀河北岸遭到巧妙伪装的第98师的阻击，伤亡甚众，2个联队长被击毙，余部溃逃。
第3师团10月1日傍晚由金潭附近北撤。2日在枫林港以北地区遇到第99军第99师阻击，3日进到影珠山，又遭第92师拦击，拼命突围始得通过。
第6师团殿后。10月1日傍晚，该师团从镇头市撤退，编成三路纵队北返。在福临铺及检市场等地遭到中国军队的阻击，5日晚进到长乐附近。
10月7日，日军渡过汨罗江后，经新墙河开始向临湘、岳阳撤退。为进一步追歼北退之敌，薛长官又重新调整部署：
湘鄂赣挺进军王总司令率3个挺进纵队及2个补充团，切断咸宁、蒲圻间之铁路、交通、通信，断敌归路，阻敌向堙水东北岸逃窜；第78军之新编第16师进攻崇阳之敌及击敌援兵，断敌归路。
第20军暂编第54师以主力攻击大沙坪，以1个团攻击羊楼洞而占领之，由羊楼洞附近切断铁路、公路之交通、通信及击敌援兵。
第6挺进纵队向羊楼司、第7纵队向五里牌截击日军，并确实截断铁路、公路之交通、通信，断敌归路及击敌援兵。
第72、第4、第58、第20军在汨罗江、新墙河间截击、尾击敌人后，第72军向忠坊、临湘；第58军向桃林；第4军向西塘，自东向西截击日军；第20军向筻口、新墙，自东南向西北尾击日军，并力争将其压迫于岳阳附近地区加以歼灭，从而一举而攻占临湘、岳阳。
第26军集结于浯口、长乐街，推进至登龙桥、关王桥，第79军第98、暂编第6师集结于伍公市，推进至三江口、大荆街，策应新墙河北岸各军作战。
第99军第92师、第99师与新20军协力肃清归义、河夹塘、营田一带残敌后，前者在新市南神鼎山东侧地区集结，策应各方作战；后者仍任归义、河夹塘、营田、湘阴一带原防。
10月9日，薛长官向最高统帅报告：败退之敌已溃渡新墙河；从8日上午开始，第72军向忠坊；第58军向桃林；第4军向西塘；第20军向筻口、新墙河北继续猛追，各军除以一部围攻据点之敌外，主力正向岳阳、临湘东南地区挺进攻击中。
虽然第9战区对北撤日军的追击声势浩大，但由于各军在此前都曾遭到日军不同程度的打击，战斗力并不强，再加上在追击的过程中各军之间缺乏相互协调和配合等原因，并未能取得战区所期望的将日军压迫至岳阳附近加以歼灭，进而克复临湘、岳阳的目的。
10日前后，日军全部退回新墙河北岸，双方军队又恢复了战前的对峙态势。
在整个会战期间，为策应湘北主战场作战，日军独立混成第14旅团于9月22日从九江出发，25日向武宁方向攻击；第34师团于9月27日击退锦江北岸之中国军队，尔后向奉新方向反转进击，牵制赣北方面的中国军队。10月上旬，这两支部队也陆续返回原防地。
会战期间，遵照军事委员会9月20日及以后的一再电令，第三、第五、第六战区各向当面日军发动了范围广泛的袭扰活动，对日军若干据点和交通线形成一定威胁。特别是第六战区从宜昌出发的反攻作战发展到较大规模，使日军受到震撼。其中，第六战区集中优势兵力向日军留守鄂西一带的第13师团主力发动猛烈进攻。战斗进行到10月10日晨，被中国军队包围的日军第13师团烧毁了军旗和秘密文件，师团长以下军官们准备好了自尽的场地和用具，并写好了绝命书，等待最后时刻的到来。但这时日军从长沙前线返转的部队为解第13师团之危，紧急车运，其先头已抵荆门附近，第11军决定将早渊支队及第13师团第103旅团在武汉以西的部队都归第39师团指挥，全力向第13师团突进。军事委员会鉴于日军返转部队已接近，为避免陷于被动，于10月11日晨电令第六战区停止攻击，将部队有计划撤至城外，控制要点，进行休整。第六战区的反攻作战至此结束。
第二次长沙会战，历经月余，终于落下了帷幕。
日军“华北方面军”（司令官冈村宁次）为策应第11军的长沙作战，10月2日以第35师团自新乡以南强渡黄河，10月4日却轻易击退第一战区第3集团军部队，占领中原重镇郑州。10月31日，第35师团虽然撤出郑州，返回原防，却在黄河南岸京汉铁路黄河大桥西侧的霸王城要点建立了桥头堡阵地，以2个步兵大队、1个炮兵大队驻守，这为后来日军在河南的进一步作战创造了有利条件。
根据日军发布的所谓战报，整个会战中中国军队遗弃尸体5．4万具，被俘4300人；日军伤11184人，亡5670人。这个统计显然夸大了日军的战果，压低了日军自身的损失。仅仅是新20军在湘阴县城一战所歼灭的日军，也不在少数。不过，从国民政府军事委员会的内部资料看，第74军的第58师伤亡55％，第57师伤亡40％；第37军的第60师伤亡50％，第140师伤亡30％；第4军的第102师伤亡45％；第10军的第3师伤亡35％，伤亡确实十分惨重。
会战结束以后，为了避免会战前期的那种兵败如山倒的全面溃败场面在以后的战事里再度出现，军事委员会在长沙召开了由最高统帅亲自出席，军政部何部长和军令部徐部长共同主持，第三、第五、第六、第九等四个相关战区的高级军官参加的总结检讨会议。
第27集团军杨总司令、第九战区薛司令长官在会上列举出了种种问题，如：对敌情判断不当，友军彼此不信任，致乏协力，部队运动迟缓，师以下军官战术修养不够，指挥能力薄弱，部队纪律太坏，执行命令不彻底，训练不足，仍有呆守阵地的习惯，不知活用兵力、控制预备队等等。其实这些都是部队建设、部队教育方面由来已久且普遍存在的问题，不仅第九战区部队有，其他战区部队也有；不仅此次会战有，其他会战也有。而且这些问题多是针对下级而言，还未涉及高层。
对此有所不满的最高统帅见到刘建业也坐在下面，于是亲自点名要刘建业对整个会战的高层指挥发表看法。
刘建业根本没有想到，自己原本只是老老实实的坐在下面，居然也会被最高统帅亲自点名，还要做那种发言。在这个时候，这种场合做这种发言，实际上纯粹就是得罪人的差事。要是说不出什么有价值的东西，会惹得最高统帅龙颜不悦；可是要是说出来什么，那自己又会得罪一大批人。要知道整个会战里，国军方面所犯的错误可以说是一串接一串，从一开始就是在错误的指导思想下作战的；战事的进程里更是错误连篇。这让自己怎么说？
犹豫了一阵，刘建业还是开始了发言。没办法，现在还要在最高统帅的手下混饭吃。什么人都可以得罪，只有最高统帅是千万不能得罪的，当然还有陈长官。至于其他人，多得罪一个也无所谓了。反正自己连何部长那样的军内巨头都得罪深了，还怕再多得罪一个吗？正所谓债多了不愁，虱子多了不痒。
“法国皇帝拿破仑陛下，曾经有一句话说得很好，战争的胜利属于犯错误较少的一方。在瞬息万变，错综复杂的战场形势下，双方都做不到绝对不犯错误。在这个时候，那一方的错误犯的少，错误的影响程度轻，当然最好再能抓住对方犯的错误，那么战争的胜利就会属于这一方。”刘建业一开始并没有直接开始点评，而是先阐述了一下拿破仑那个欧洲的绝世枭雄的名言。先说这句话，也是为在场的上上下下找一个下台的台阶。果然，当刘建业说完这句话以后，台下不少的国军将领们都面有戚戚。
“若就此次会战的高层组织指挥而言，至少还可看出以下几个主要问题：
１．部署指挥不当而陷于被动
军事委员会和第九战区都曾明白指出武汉日军处于第三、第五、第六、第九战区的战略包围中，中国军队处于外线（对日军第11军来说），是有利态势。但战略上的外线并不等于战役上的外线，战略上的有利态势并不自然化为战役上的有利态势。对战役的组织指挥来说，最重要的是在战役上争取使自己处于外线的有利的态势，这是保持战役主动权的关键。
但第九战区的战役指导方针和实际部署并非如此，从而一次又一次陷于被动。
该方针中只提到在汨罗江以南捞刀河两岸地区对日军实施反击并歼灭之。这是出于以下估计：日军在突过新墙河、汨罗江后必受到很大杀伤和消耗，战力大减，因而选定在汨罗江以南与其决战是有利的。这只从决战的地域上考虑，而且是一厢情愿，实际上本次会战中日军的兵力相当集中，强渡新墙河、汨罗江时并未受到重大损失，依然保持着强大的突击力。第九战区的设想与战役的实际发展不符，又没有应付意外情况的预案，这是陷于被动的原因之一。”
“再从兵力部署和使用来看，第九战区未将主力控制于外侧机动位置，无论在新墙河南岸还是在汨罗江南岸，守备部队都处于日军大兵团进攻的正面，侧面力量极弱，不可能对日军翼侧构成威胁；日军突破汨罗江后，第九战区仍按原计划将增援的生力军第26军、第10军、第74军全部摆在日军进攻的正面，企图阻止日军并和日军决战，而且是逐次投入，结果反被日军各个击破，徒增伤亡。待到日军突过捞刀河，第九战区已无预备队可用。这是陷于被动的又一原因。
第九战区在作战计划中强调“应运用诱敌歼灭战法”，结果成为一句空话。实际上不是第九战区诱使日军就范，而是日军的快速攻势迫使第九战区手忙脚乱、处处就范。第九战区组织指挥如此，则全战役陷于被动和不利就是必然的了。”
“2．情报不灵而丧失战机
第11军是侵华日军中惟一以机动作战任务为主的野战军。武汉失守以来，日军向正面战场发动的多次进攻，除桂南会战、中条山会战外，都是由它发动的。中国军事情报工作部门对它的动向理应给予更敏锐、更密切的监视。第11军为准备此次会战，从8月中旬起即从鄂西、鄂南、赣北抽调部队，向湘北集中。如此大规模的部队调动，无论是军事委员会的战略情报部门，还是第三、第五、第六、第九战区的战役情报部门，抑或是与日军当面接触的各部队战术情报部门，在长达1个月的时间里都毫无察觉，直到日军要发动全面攻势前一两天，才发现日军已在湘北集结重兵，足见政府各级军事情报部门的麻痹和疏懈。而第九战区因情况不明，对会战无从进行、也来不及进行有针对性的准备，其第一线守备部队第4军、第58军甚至被日军吸引，胶着于大云山，后乘夜匆匆转回新墙河以南，喘息未定，日军已开始总攻。日军成功地隐蔽了战役企图，发挥了战役突然性，而第九战区在会战第一步就丧失了时机，仓促应付，在日军闪电式的攻击面前步步失策。
反之，日军特种情报部门却多次破译第九战区电报，对第九战区部署行动了如指掌，所以能及时调整部署着着胜算。”
“3．各战区策应乏力未能发挥战略外线优势
如前所述，第三、第五、第六、第九战区对日军第11军构成包围，处于战略外线，态势有利。军事委员会有鉴于此，于9月20日及以后多次电令第三、第五、第六战区乘日军兵力集中于湘北、其他方面兵力减少之机发起反攻，特别要求攻其较敏感的要点，以策应第九战区作战；同时也令第九战区尽可能拖住日军，以利其他战区反攻。这一想法和要求都是积极的，也是可以办得到的，但实施情况和效果都不理想。第三、第五战区虽对日军进行了较广泛的袭扰活动，但除第三战区第100军对赣北外围据点的攻击兵力稍大外，其余兵力小而分散，没有一处打痛日军，根本不能发挥战略外线优势，起不到策应作用。
第六战区发动的反攻作战具有相当规模和威力，不仅是对第九战区最有力的策应，也是在抗战以来的正面战场上少有的积极行动，是值得称许的，但也因攻击日军第13师团的兵力不够集中、开始攻击的时间稍晚而功亏一篑。如第五战区能同时积极行动，主动配合，以较大兵力切实遮断公路和京汉铁路南段、迟滞日军由湘北返转鄂西，或许能给第六战区再争取到几天时间，则全歼敌第13师团部是很有可能的。
总之，各战区间的互相策应缺乏积极性、主动性，行动乏力，是一个老问题。此次会战中依然如故，因而失去一些难得的机会，反让日军在郑州附近黄河南岸建立桥头堡，实在遗憾。”
痛快地说完以后，刘建业在众人的注视下，向一边闭着眼睛听，一边微微点头的最高统帅行了一个军礼，走下了讲台，回到了自己的座位。
“说得很好，作为革命军人，就是要敢于直言。哪怕是我所犯的错误，我也是愿意接受批评的。我们之所以要召开这样一个总结检讨会议，就是要总结经验，检讨错误，这样才能在以后的战事里做得更好。如果，我们犯了错误，没有人敢于指出来，那以后我们还会继续犯同样的错误。”最高统帅在刘建业走下去以后，睁开了眼睛，用浙江官话说道。
“委座所言极是，我等就是需要通过不断地总结和检讨，以利于再战。”何部长第一个站了起来，附和道。
“下面，就由军政部的何部长讲话。”最高统帅讲完以后，把何部长推到了前台。
“新20军的刘军长，奉委座之命所作的战术点评，非常的精彩。这里我就不再重复了。”何部长带着一丝微笑说着。
何部长在台上继续他的讲话。虽然，何部长近几年以来，把主要的精力用在了和以陈长官为首的中央军不同派系互相争斗上，政治上的品德也为人诟病，被公认为是国军里的头号亲日派。但是他在军事上的基本功，还是相当厚实的，再加上他在处事上的一些技巧，才始终在军内高层的位置上稳坐不倒。何部长的讲话深入浅出，让台下不少的军官们不禁点头。
“当然，以上所说的，都是在军事上我们应该避免犯的错误和以后应该改正的地方。现在，我要向大家说一件有损我国民革命军声誉的事情。”何部长话锋一转。
说完，何部长从随身携带的公文包里，拿出了厚厚的一摞照片，交给工作人员一一的分发下去，给与会人员一一传阅。当照片发下去的时候，接到的人无不发出惊叹的声音，面色变得发白。
当部分照片传阅到刘建业的手里的时候，他一眼就看出来，照片上的场景，就是他下令在湘阴县城上钉死的那些日军俘虏，还有被洞庭湖水冲上岸边的日军尸体。特别是一张照片上还有一面刘建业命人在湘阴城头树立起的大旗，上书几个大字“血债血偿”。
“你何部长这是想抓住一切机会向我开炮啊？要不是我早就做好了准备，我还真地会着了你的道。”刘建业冷冷得笑着。
“也许你们要问，这是什么地方发生的事情？我想在你们中间，有一个人是最清楚的。是不是啊，刘军长？”何部长得意地说道。
“我承认，这是我下令干的。而且，地点就是在湘阴县城。”刘建业从座位上站了起来，面无愧色的说道。
“你难道不知道《海牙公约》和《日内瓦公约》吗？你对此难道没有一个解释吗？”何部长对台下的刘建业质问。
“我当然有解释。”说着，刘建业从座位里走了出来，走上台来。
“何部长，能不能借你这个讲台用一下？”刘建业走到台上，对何部长问道。