4人乘飞机至长沙上空视察战场。飞机在市东南郊第3师团攻击线上空低飞，地面日军扬手向飞机致意，新闻记者抓拍下这一珍贵镜头，不想日后成为侵略罪证刊载于《中国抗日战争图志》上。木下勇令飞行员向地面投放贺年书和本土慰问前线的信件，飞机盘旋几圈后回到岳阳。木下勇向日本驻南京派遣军总部和日军大本营发电报，称长沙作战进展顺利，即将取得胜利。
元旦夜11时，日11军特情班的情报参谋们在若干天后终于将九战区在此次作战中使用的电台密码破译，而首先被译出的正是薛岳31日要求各集团军向长沙附近运动的命令。
阿南看到一长串部队番号时不禁大吃一惊。29日是“箭在弦上”，而现在则是“开弓再无回头箭”了。只有早日攻克长沙，结束作战，否则攻击部队被守城的和包围的对手夹在中间，后果不堪设想。
零点，阿南急电丰岛，要求他加紧进攻，抢在对方外翼包围前解决战斗。阿南同时命令第6师团加强对东部山区和浏阳方向的警戒，掩护第3师团后方。
丰岛接到命令，立即将作为机动部队的加藤第2大队投入战斗。2日零时至2时，加藤在两个小时中走完了他作为优秀的日本军人一生的道路。
日军战史载：
加藤大队长带领副官等3人，穿过城外的房屋，越过敌兵营，前进到敌军的步哨线，被隐藏在屋檐下的敌人射来的子弹打穿腹部，时间是2日2时左右。但该少佐仍然挥刀与敌人搏斗，接着副官桥本光义中尉、川口定秀军曹相继战死；池山兵长冲出一条血路，摸索着回到本部告急。士兵们在“救出大队长”的呼喊下反复进行了几次必死冲锋，但均未见效，反而使那些房屋燃起熊熊烈火。得到池山的报告，参谋长指示说：这可太严重啦，大队要全力以赴夺回大队长。
从这天夜间直到4日反转为止，虽反复进行搜索和夺回攻击，但终未发现大队长等人踪迹，因此认定已经战死，遂决定返回。
加藤之死对长沙作战的意义在于，第10军士兵从加藤尸体搜出几份重要文件，从中了解到日军弹药不足的重要情况。这些文件以最快速度送到薛岳案头时，一贯自持力甚强的薛岳高兴地大拍桌子，说道：“一张薄纸，胜过万挺机关枪！”
元月2日，方先觉继续指挥部队在第二道防线与日军苦战。薛岳将战区直属炮兵团的大口径火炮全部交李玉堂指挥，李玉堂又将预10师阵地作为炮火支援的重点，密集的爆炸过后，日军在葛先才团阵地前陈尸累累。
在丰岛的严厉催促下，日军冒着炮火几次冲到守军阵地上，双方几度展开肉搏，一批批守军倒在血泊中。
上午11时，金盆岭阵地29团2营联络中断，情况不明。11时30分，一名身负重伤的侦察员坚持着爬到邻近2营的一个阵地，向师部报告2营告危，带队的副团长陈新喜、团副曾友文阵亡。全营官兵大多数已阵亡，阵地已被日军攻占大半，剩余的官兵们还在做垂死坚守，请师长速派援兵。
方先觉计算时间，派兵增援为时已晚。况2营阵地易守难攻，倘若为敌攻占，援兵也难上去。他忍痛下令，集中全师炮火向2营阵地实施覆盖射击。
半小时后，预备队两个连赶到金盆岭，官兵们看见阵地上尸无完尸，中日士兵碎成一片，不能区分，隐约可看出曾经发生的那场白刃恶战。死者的尸体来不及埋葬和焚烧，只得暂时堆在一处。官兵们悄悄抹去眼角的泪水，准备迎接下一轮战斗。
2日下午，日军第6师团进入战场，向城区东北郊190师阵地发起攻击。傍晚，40师团将伤亡惨重的第3师团一部接替下来，继续猛攻预10师阵地。至此，进入湘北的日军3个师团已全部投入攻城。第10军处于成倍于己之敌包围攻击中，形势渐渐紧张。
方先觉下到团部督战，指示每次打退敌人进攻之后随即重新编组班排，任命指挥员，补充弹药。1日至2日两昼一夜，预10师营、连、排三级指挥员伤亡大半，战斗班班长普遍更换，有些新兵当了班长。设于城中的4个医院人满为患，许多重伤员因得不到及时救治而死。
第6师团展开攻势后，190师阵地成为长沙守城作战的热点。当时任190师作战科长的黄钟老人回忆道：
“3日微明，李玉堂电话询问师长朱岳：陈家山怎么失守了？朱答：没有失守。李令朱速查，陈家山果然失守了。
“原来2日敌第6师团攻北门，受陈家山阵地我军炮火袭击，攻击受挫。敌人在深夜时利用我守军在地堡内了望视角缩小的机会，匍匐潜行到山下集结，凌晨冲到山顶，占领了陈家山。
“我师570团团长李芝当即督部反攻，终因敌占据有利地形，居高临下，火力猛烈，三次攻击未能收复（战后营长吴子南撤职、李芝辞职）。
“陈家山失守，北郊与东郊日军连成一线，形势十分危急。各师长均在一线督战。周庆祥对张振国说：你我都是李玉堂军长提拔的，长沙守不住，军长是挽不回来的，于公于私，我们都说不过去。张团