衡陽保衛戰打到最緊要關頭的時候也不是沒有市民主動前來參戰，但是市民畢竟只是普通人，並沒有進行過系統的軍事訓練，所以這些人上了戰場只不過是徒增傷亡而已，所以主動要求上戰場的市民都被方先覺派到了後勤部門，雖然打到最後連雜役也伙夫也都派到了上了戰場，那些主動前來參戰的市民最終也是被派到了前線，到後來主動參戰的人也逐漸沒有了。畢竟衡陽這個地方本人人口就不多，在加上日軍連續不斷地對衡陽地區進行戰略轟炸，每天都會有大量的航彈落在衡陽城裡，所以只要有一點能力的早就逃了，況且在開戰之前國民政fu就曾發出通告，告知衡陽城的居民，在不久之後衡陽城將會變成戰場，希望市民們立即撤出衡陽，以防受到波及。
所以突然湧出來的這幾百號人很是讓方先覺驚訝，不過那個貌似頭領的人為方先覺結了惑：「我是**地下交通員，就是你們之前所稱的地下黨，這些人都是我的族人和朋友同志，昨天我接到我們上級的命令，上級要求我們要是看到將軍要是撤退的話，命令我們衡陽地區的**黨員、地下交通員以及游擊隊不惜一切代價幫助長官撤退。」
「謝謝，謝謝，貴黨的這個情我方先覺記下了，整個第十軍所有的將士也都記下了。」方先覺感動地說道。
「長官，剛剛我們韓首長親自給我們衡陽地委發來電報。說是我黨精銳整編第300軍已經到了衡陽城北幾里處，正在同日軍的阻擊部隊交戰，他要求我們將您和您的部隊往城北方向撤退，大部隊會往這邊開進接應我們的。不知長官認為是否可行？」
「我們的突圍方案就是沿小北門方向突圍，不知哪位韓首長是？」方先覺問道。
「韓雲華司令員，現在盟軍北非戰場的參謀長兼亞洲戰場高級參謀顧問，**內蒙古軍區司令員，這次整編第300軍南下增援衡陽也是韓首長主動向你們哪位蔣委員長提的，行了長官，那您先忙，我們要過去抬傷員了。」說完這位自稱是衡陽地區**地下交通員的中年人便向著傷員聚集的地方跑去。
衡陽守軍雖然得到了**地下黨的幫助。但是由於傷員實在太多，而擔任開路的部隊卻只有一個不滿員的步兵營，所以整只部隊撤退的速度並不快，很快後面殿後的部隊就傳來消息。日軍的一個步兵大隊已經趕了上來，預10師正在打阻擊，不過雙方兵力相差懸殊，恐怕預10師支撐不了多長時間。
再說馬家元所部，雖然先頭部隊距離衡陽城只有區區幾公里的距離了。但是日軍卻在這幾公里的範圍內設置了兩道防線，第一道防線倒是可以忽略不計，因為這條防線實際上是為了圍困城裡的第十軍而建立的，對外則沒有太大的針對性。倒是第二道防線可是不同凡響。這道防線完全是為了對付韓雲華所部而建造的，雖然由於時間比較倉促。整個工程的質量都還沒有達到設計要求，但是日軍卻在這條防線內安置了兩個步兵大隊以及一個炮兵大隊。另外還有大量的戰車部隊。
雙方之間的戰鬥很是激烈，不管是日軍還是馬家元所部都打得極為凶橫，在短短十幾分鐘內，日軍守軍就已經打退了**方面的兩次進攻，迫使馬家元只得轉變戰術。
作為內蒙古軍區最大的野戰軍，整編第300軍當然裝備了戰車坦克，雖然編製只有一個團，但是卻有整整45輛最新式的蘇制t34坦克。既然步兵衝鋒的效果不佳，那麼馬家元只好將他的寶貝坦克部隊派了上來。
有了坦克團的協助，這次部隊衝鋒就要麻利得很，快刀斬亂麻，很快馬家元所部就已經突入了日軍的陣地，緊接著在坦克團的開道下，日軍的前敵部隊的第二道防線迅速被撕開一個大口子，數千準備好內蒙古軍區的士兵像洪水一樣衝了過去……
下午三點一刻，馬家元所部終於接應到了第十軍的殘部，在馬家元所部的火力增援之下，第十軍迅速撤出了日軍的包圍圈，很快堅守了一個多月的衡陽城徹底淪陷了。
儘管衡陽城最終還是被日本人攻佔了，但是第十軍卻雖敗猶榮，這一仗第十軍打得確實威武，可謂是一場經典的以少戰多，並且取得了巨大的成績。此役，方先覺的第10軍雖然號稱三萬人，但是實際上總兵力不過1萬8千人，而實際能夠投入戰鬥的作戰兵力更是不到1萬5千人。而他們所面對的卻是日軍最最精銳的攻擊集團，前後日軍投入到衡陽以及周邊地區的部隊多達12個步兵師團7個獨立混成旅團27萬餘人，再加上數量眾多的飛機軍艦，總兵力無限接近30萬。這還不包括前期的68師團、116師團2個師團，後期投入的40師團、58師團、57旅團、13師團一部。
儘管如此，但是第十軍依然向全國人民交了一份滿意的答卷，以1萬餘人的傷亡，斃傷日軍7萬多，使日軍第11軍68師團、116師團這2個主力師團一度喪失作戰能力。另外還擊斃日68師團長佐久間為人中將，68師團第57旅團長志摩源吉少將以及大量的日本軍官。雖然衡陽保衛戰最後以城陷失敗而告終，但是其意義卻是巨大的。它沉重地打擊了日本侵略者的囂張氣焰，大大延緩了日軍「打通大陸交通線」戰役的步伐進程，加劇了日本內閣的危機。
衡陽一戰中，英勇的第10軍確將士向罪惡的侵略者索取了5倍以上的代價。因此，衡陽之戰。因此此戰在我雖敗猶榮，在敵雖勝不武。要知道在此之前，日軍攻佔馬來西亞的傷亡卻只有1289人；掃蕩印尼全境，一共只用了3個師團另1個旅團。損失了2624人。而在「衡陽攻城戰」中，日軍競投入近30萬人，曠日持久達36晝夜，而傷亡人數，竟在上述諸役傷亡總十倍以上，無怪乎日軍視此一戰役為「苦難的戰役」。另
外衡陽保衛戰鼓舞了全國人民的抗戰信心，展示了中國人民反抗外來侵略、捍衛祖國民族獨立的愛國主義精神。當時重慶的《掃蕩報》給衡陽守軍的致敬書中這樣寫道：「這近40天來，敵寇不斷用強大的兵力猛擊你們；甚至濫用毒氣。做出不齒於人類的野蠻事。而你們裝備劣勢，給養不足，援軍接應困難，負傷缺乏醫藥。各種條件都不如敵人。你們用血肉抵擋敵人的炮火，用血肉保衛祖國的名城，給四萬萬同胞吐了一口悶氣！有了你們這一戰，才覺得做中國人是最高貴的。後方的同胞對你們真是說不盡的感激，說不盡的崇敬！」當時的重慶《大公報》也發表社論稱道：「衡陽雖以陷落敵手。衡陽守軍的戰績尚在！衡陽47天是索得敵軍巨大的代價，衡陽47天是在明恥教戰。全國人都應慚愧對國家太少貢獻；而凡是中華軍人必更普遍反省自己的決心與努力是否也如同衡陽守軍，我們以為衡陽之戰貢獻至大，不僅向敵人索取了代價。也給中**人做了榜樣。」《救國日報》社在自己的社論中也這樣寫道：「抗戰8年，戰死疆場之英雄烈士。至少數10萬人；而保衛國士，致死不屈者。亦不在少數；但其對國家貢獻之大，於全局勝敗有決定作用者，當為衡陽守軍。」
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接到消息衡陽已經淪陷，韓雲華命令馬家元立即派一部分部隊將第十軍殘部護送回重慶，等待國民政fu的最新指示。方先覺抵達重慶後，所部第十軍立即被升格為第十集團軍，蔣介石從各個部隊為方先覺調人重建第十集團軍，而方先覺也被任命為第10集團軍總司令李玉堂，軍銜也由中將晉陞為上將。
整個第十軍雖然返回重慶的不足5000人，但是卻受到了重慶各界人士的熱烈歡迎，各大報紙亦爭先報道了衡陽保衛戰的詳細經過。方先覺的第10軍雖然最終在衡陽戰敗，但其堅決抵抗日軍達近40天之久的英雄氣概得到了全**民的欽佩。軍事委為了嘉獎方先覺的貢獻，授予其青天白日勳章，使其成為該勳章的第129位獲得者。
得到消息之後韓雲華大大鬆了一口氣，歷史上雖然衡陽保衛戰也打得極為慘烈，但是結局卻極為悲慘，為了保證數千傷員的生命，方先覺在衡陽城淪陷之前與日軍進行了談判，最終屈辱地選擇了投降，儘管只用了短短幾個月的時間方先覺便逃回了重慶，但是從此以後方先覺便再也沒有受到國民政fu的重用，到退役依然還只是中將軍銜。
現在有了內蒙古軍區的介入，歷史發生了些許改變，蔣介石對方先覺這位黃埔嫡系愛將極為看重。雖然丟了衡陽城，但是蔣介石不懲反獎，儘管幾乎所有人都看得出來，蔣介石是對方先覺心中有愧的，讓方先覺守10至15天，卻整整一個月日援軍不到。但是最重要的是方先覺打得的確是太好了，蔣介石可能做夢都沒有想到會有如此戰績：以少戰多，殲敵數倍，痛擊日寇，這如何能不讓蔣介石感到欣慰。
佔領衡陽之後日軍並沒有向國民政fu想像中的那樣向廣西地區開進，反而龜縮在衡陽地區進行休整，直到5月22日才有所行動，這倒大出蔣介石等人的預料。其實這並不是日軍不想趁勝追擊，而是由於第十軍的頑強給日軍造成了巨大的衝擊，加上部隊傷亡慘重，因此日軍不得不進行休整。
23日，日軍為準備進佔廣西桂林、柳州，特意成立第6方面軍，以橫山勇為司令官，出動第11軍第3、第13、第37、第40、第58、第116師團，及戰車、重炮聯隊，共6個師又1個旅。5於月23日由衡陽沿鐵路向湘桂邊界推進；以第23軍2個師團又1個獨立混成旅，於同一天由廣東清遠等地沿西江向廣西梧州進攻，另3個獨立混成旅由廣東遂溪向廣西容縣進攻。這次日軍出動第11、第23軍、第2飛行團飛機約150架和第2遣華艦隊一部，共約16萬人。在南方軍一部配合下，以打通桂越南公路為目標，向桂林、柳州進攻。
而中國方面則是以第四戰區司令長官張發奎最高指揮官，指揮第二十七、第十六、第三十五、第二十七集團軍，及第六戰區孫連仲第二十四集團軍、湯恩伯兵團，共9個軍、2個桂綏縱隊、空軍一部飛機217架，共約20萬人，在黔桂湘邊區總司令部的3個軍支援下。以分區防禦抗擊日軍，桂柳會戰拉開序幕。
同衡陽保衛戰不同的是，桂柳會戰中的國民黨部隊表現極為糟糕，5月25日。日軍佔領桂北戰略要地黃沙河;接著，敵寇佔領全縣，廣西北部門戶洞開，桂林吃緊;5月29日，從廣東來犯之敵。攻陷梧州，緊接著攻陷桂平?平南?武宣等地，威脅柳州右側背。從桂北入侵之敵，攻陷全縣後。直撲興安，第九十三軍及第七十九軍在興安一線曾與敵進行了較為激烈的戰鬥。不支，興安於6月2日陷敵。
第四戰區鑒於全州地區日軍尚無行動。遂調整部署，將所部編組為桂林、荔浦、西江3個方面軍，南寧、靖西2個指揮所，以大部兵力**第31軍桂系中將軍長賀維珍部2萬兵力固守桂林，集中一部兵力先擊破西江方面之敵。6月6日，第64軍配屬桂綏第1縱隊向進佔桂平、蒙圩之日軍獨立混成第23旅實施反擊；另以第135師等部向平南、丹竹攻擊，策應反擊。戰至6月16日，日軍第23軍主力逼近武宣，中**隊遂停止反擊退守武宣。與此同時，日軍第11軍突破桂林、荔浦方面軍的防禦陣地，主力於6月24日進抵桂林城郊；一部向柳州進攻。28日第四戰區將3個方面軍編組為左、中、右兵團，集中兵力保衛桂、柳。6月29日，日軍第40、第58、第37師和第34師團一部，向桂林城發起總攻。
守衛桂林的雖然號稱3各方面軍，但是實際上桂林城內守軍只有防守司令部防守司令韋雲淞直屬部隊?第三十一軍軍部及該軍所屬的第一三一師師長闞維雍?第四十六軍所屬的第一七○師師長許高陽?第七十九軍的1個加強團，總兵力約18000人。
7月3日，敵集中所有火力攻城，守城部隊雖與來犯之敵展開了激烈的戰鬥，終因敵眾我寡，孤軍無援，戰鬥堅持到7月10日夜間，由於防守司令韋雲淞率第三十一軍軍長賀維珍?第一七○師師長許高陽等高級將領及少數部隊「突圍」桂林城，城內有組織?有指揮的對敵作戰終止了。守軍除第16集團軍副總司令韋雲淞、第31軍軍長賀維珍率一部分幕僚逃出以外，桂林防守司令部參謀長陳濟恆、第31軍參謀長呂旃蒙、第170師副師長胡原基、第131師第392團團長吳展等以下官兵2400餘人在戰鬥中犧牲。31軍131師少將師長闞維雍拒絕撤退，於陣地拔槍自盡忠烈殉國。據日軍第11軍統計，桂林戰鬥中，中**隊陣亡5665人，被俘13151人，被日軍繳獲各種口徑的火炮156門、重機槍110挺、輕機槍359挺、步槍2737枝。7月11日上午8時，桂林失陷。蔣介石嚴令「死守桂林3個月」實際只戰鬥了9天即告失陷了。
同日，從廣東入侵廣西的日寇第23軍第104師團、第11軍第3師團及第13師團突破中央兵團的防禦陣地，攻向柳州。守備柳州的是第二十七集團軍的丁治磐軍，該軍未經激戰就逃跑，敵寇輕而易舉地佔領了柳州，實令人可悲可歎。敵寇攻陷桂林?佔領柳州後即馬不停蹄地向宜山猛犯，第四戰區司令長官張發奎嚴令第四十六軍等部在宜山一線佔領陣地阻敵西進，掩護長官部及其它部隊後撤。但該軍未認真執行命令，阻擊敵人，宜山遂於柳州失陷後的第3天失陷了。
此後，敵如入無人之境，沿黔桂鐵路線猛進，7月15日，南丹陷敵另一路敵人於7月28日攻陷南寧，7月30日攻陷憑祥，31日攻陷龍州。至此，桂柳會戰結束，在兩個多月時間內，我方竟丟城失地79個縣市，占當時廣西全省100個縣市的79，可謂慘矣。
同時，日軍南方軍第21師一部從越南突入中國，向廣西綏淥（今屬扶綏）進攻。至此，從中國東北直至越南河內的大陸交通線，終於被日本侵略者打通。國民黨軍潰退入貴州。日軍以3000餘人的兵力沿黔桂公路追擊，如入無人之境。沿黔桂鐵路進攻的日軍至7月23日攻至貴州獨山，逼近四川，震動重慶。在遭到黔桂湘邊區總司令部部隊的反擊，撤回廣西河池。31日，日軍第21師與第22師各一部在綏淥會合。至此，大陸交通線全部打通。中旬，雙方逐漸形成對峙，桂柳會戰結束，整個大陸交通線戰役也全部結束