爱华网敌第133联队的各大队长、中队长，接受任务后，即侦察地形、道路和进行作战准备与近迫作业，挖掘交通壕、掩体、射击工事和改造地形。夏季的夜间较短，在极仓促的时间内，第133联队大体上已完成了攻击前的各项准备。此时在守军的张家山阵地上，却是一片夜间的寂静。8 }I" ^3 B7 e# s9 U, P4 {- _
7月1日当地是晴天，天亮较早。此时敌在衡阳城南的68师团，在城西的敌116师团，在城西北的第57旅团，在城北的218联队等，象前几天一样，又开始昼间的进攻。地面，在衡阳的四外，枪声不断，炮声隆隆和伴随着双方军队冲锋的喊杀之声，这些声音在湘江上又激起巨大的回响；空中，双方的机群逐渐增多，有的追逐空战，有的则按各自部队的对空指示信号，而攻击、轰炸对方阵地，有的则在战斗机掩护下，以低空、突然的飞行方法，至自己军队的上空，快速投下大批弹药、食物及医药等物品。
进攻张家山的133联队和野炮兵第122联队，按预定的时间开始进攻。黑濑联队的副官铃木义雄中尉在战斗开始前，利用电话与各大队及协同部队进行对表，最后校正一次时间，以便各部队按时统一行动。
早5时，配合第133联队进攻的野炮兵开始射击，步兵炮、速射炮亦同时开始。顿时张家山周围尘土横飞，处处是浓密的炸烟，然而守军的炮兵随之即对敌炮兵阵地进行反击，使其遭到不小的伤亡。% j; ?; F" {1 a6 X- S3 z" H4 ?* Z! ^
防守在张家山阵地上的部队，发现敌炮兵进行火力准备时，即令部队除担任阵地警戒之人员外，其余撤入避弹工事。5 z% D( M% H! `2 E4 Z
5时50分，敌133联队第1大队长大须贺贡大尉，以为守军是在后撤，因而要求炮兵开始“支援射击”时，其联队亦发射信号弹，令轻、重机枪开火以进行掩护。大须贺贡即按计划令第4中队在右、第3中队在左，携带竹梯攀登人工断崖，向山上进攻。
当代理第4中队长田中清准尉（中队长米井高雄中尉，刚被守军击毙）率全中队约30多人冲至张家山人工断崖的下面，以及第3中队长小山长四郎中尉率其全中队约30人正以竹梯向上攀登时，突然山上守军对这批敌军投来了大量的手榴弹。有的投至断崖下面，有的则不及，但这些不及的手榴弹，顺着山坡滚至断崖下面的死角内爆炸时，却炸死、炸伤了利用死角隐蔽的大批日军。仅仅片刻的时间，这两个中队在黑濑平一的视界内，眼看着被不断爆炸的手榴弹浓烟所卷没。结果田中清准尉的第4中队，死伤了21名，仅有铃木直次军曹等6人，爬上了人工断崖。- O' w. y2 q& Y3 t0 v( o
左翼的第3中队伤亡也很大，乃离开人工断崖的死角而后退，并利用地形隐蔽待机。! t8 ?$ B1 M! L( }% A1 h
本来轻火器的支援射击预定时间为6时，但大须贺贡发现守军撤回避弹工事时以为是撤退，而想“把握时机”进行出击。当敌轻武器猛烈开火，对山上进行压制与封锁时，守军指挥人员知敌步兵将开始进攻，乃急令部队返回各自的战斗位置，结果一阵连续手榴弹将这两个中队的敌人，大部炸死、炸伤。7月1日上午133联队的进攻，就这样被打退而停止。
上午被打死、打伤而后退的这些敌军，都是去年参加过常德作战以及这次连续两个月作战所剩下和有相当战场经验的老兵。但第10军也是抗日战场很有作战经验的部队，他们老兵较多。其基层军官都是军官学校毕业的学生，他们从日军的编制、装备、战术，指挥以及战场上的较量，对日军已有相当的了解，他们也摸到了日军在作战上的一个基本特点，即“欺软怕硬”，日军怕和象74军等这样的部队作战，就因为这些部队常打硬仗。
此时，爬上张家山的铃木直次等6人，正利用守军碉堡的死角隐蔽待援，加上133联队上午未能完成任务。因而，大须贺贡要求继续发动进攻。经黑濑的同意，仍由第2大队进行火力掩护，第1大队于14时又发起进攻。, n+ z5 v. ^& Qg; y
第1大队仍由张家山的右正面进行攻击，以第2中队在右、第3中队在左，任务是攀登上人工断崖后攻占至山顶。, E( z' P9 V( Z3 O$ L3 M
第1大队的步兵炮队，因上午炮弹用得过多，现在所剩无几，从后方运来的炮弹尚未赶到，只好从邻近的左翼之第120联队，借来20发炮弹。+ E! |9 {# u8 i, m" s
7月正是衡阳地区的炎热季节，1日这一天晴朗无风，火热的太阳晒得这一带的土地灼热烫人。敌第1大队在进攻之前，因部队调整与作战准备，人员满身是汗且很疲惫。到了12时才稍作休息。a0 y9 f: d* TX# w( Z% E
1日14时，支援133联队的炮兵先开始射击，敌轻重机枪一齐开火，第2中队长黑川启二中尉，率领20多人，从山的右侧攀上山坡进入守军的前沿地带，攻向只有10多米高的山上。此时守军虽进行反击，而黑川仍执着指挥刀，指挥着这一群人攻击到接近山顶的鞍部。
在山下观察战况的黑濑平一及指挥战斗的大须贺贡，以为这次攻势定能成功。当黑川和其部队快到山顶时，突然一阵手榴弹在他们的中间和附近爆炸。黑川等即在原地停止并躲入交通壕，接着守军又向该敌投了大量手榴弹，黑川启二及一部分士兵当即被炸死。以后该中队即由第1小队长小熊幸男少尉指挥作战：
左侧小山长四郎中尉之第3中队，攀登上断崖之后，因遭到守军之反击而在寺院附近一带暂停。此时，第1大队动用了作为预备队的第1中队。但第1中队在前进时，也因遭到守军的阻击，而发生了较大的伤亡，代理中队长铃木斋少尉也被打伤，至当日下午，133联队的第1大队伤亡已经很大，4个步兵中队长，仅剩下小山长四郎1人。# X1 @* b9 B( ?; a" `) U9 }
大须贺贡所属的第2、第3中队，在张家山南坡的半腰被阻止后，黑濑大佐原拟今晚就地坚守，明天继续进攻，但其第1大队长，则要求在当晚即发动攻击，最后，黑濑表示同意，并调足立重郎的第2大队（缺1个中队）投入进攻。第1大队进攻的目标仍为张家山顶右侧之二四高地；第2大队进攻张家山左侧之二五高地；第3大队进至西火车站一带，在第1、第2大队之后方加强警戒。; h: A1 x: k' H/ v2 }
敌进攻张家山的第1、第2大队，于23时开始行动，他们从白天已占据的山腰阵地，首先向右方的山顶攻击，经反复数次搏斗，守军不断以轻武器、手榴弹、刺刀反击该敌。战斗至7月2日凌晨1时，日军占领了张家山的右侧二四高地。守军则利用黑夜从北坡连续向山顶反击，以图歼灭敌人夺回阵地。4 I2 q! l% B' Y* U1 @& I
此时，大须贺贡和足立初男大尉正在已占领的山顶上研究如何防守新占领的阵地和继续进攻左侧之二五高地。守军一部则已攻击至其附近，一名英勇的战士，对着大须贺贡和足立初男的大队部，投掷了一颗手榴弹，随着爆炸声大须贺毙命，足立负伤。
根据这一情况，黑濑平一决定，在山顶的第1、2大队由足立初男指挥，确保现已占据之阵地，防止守军逆袭二五高地。- H$ O# t6 y# n
凌晨1时以后，守军即与敌对峙于张家山的两处高地之间。这次约两个小时的作战，仅足立的第2大队即有代理第5中队长石松三男少尉，代理第7中队长高山成雄少尉被击伤，第5中队之小队长山下芳信少尉、第2机枪中队小队长鹫野升少尉等被击毙。9 q, `# kG2 A' l/ o( ?8 O
早4时，黑濑又决定继续进攻张家山左侧的山顶。由第1大队确保已占领地区，第3大队攻占左侧之二五高地；速射炮中队、步兵炮中队在现阵地协同第3大队进攻，第2大队为预备队，预定开始进攻时间为2日9时。
敌组织这次进攻，不仅炮兵弹药较少，步兵的弹药也很缺乏，尤其是第1大队在7月1日这一天因连续3次进攻，弹药所剩无几，黑濑决定，联队部、通信中队的每枝步枪只留5发子弹，其余全部交给第1大队。
进攻张家山二五高地的小野第3大队，只有第10、11、12中队参加作战，其第9中队已护送伤病员去湘乡尚未返回。2日9时作战准备完毕之后，黑濑即令其开始进攻。黑濑在观察时未发现进攻部队的运动队形，随即在电话中询间。小野的答复是，部队正在壕沟内向前攻击，于是黑濑即令停止，因他知道第1次世界大战以及日军在华作战中，凡在阵地壕沟内前进作战的，因相互不便观察、联系，看不到指挥信号和动作，也听不到指挥口令，这些都是攻击受挫的主要原因，教训已经不少，所以他严令小野，将在第1线进攻的铃木安太郎中尉之第12中队，于交通壕外展开攻击。此时敌炮兵的火力，正集中射向左侧的二五高地。, h# o1 c; C2 o/ N& i5 J, |2 i6 ^
对进攻之敌，守军则依托工事以火力进行杀伤和连续反冲锋将其击退。在这段不足200公尺的距离上，经两个多小时的激战，至11时10分，敌攻占了张家山的二五高地。在这次进攻中，敌又付出了相当大的代价，其第11中队长前田隆治中尉、第12中队长铃木安太郎中尉、大队副官山崎巖等均被打伤，有22人被击毙、60多人受伤。然而第133联队攻占了张家山，这是敌11军从6月28日至7月2日对衡阳进攻以来，唯一获得稍有进展的地方。/ l! o' d- |9 D. V4 u& K4 `
黑濑的第133联队这次进攻，除在战斗中伤亡较大外，其它在待命集结地区、重机枪阵地、步兵炮阵地和后方部队，虽遭到守军迫击炮和山、野炮的连续射击，但伤亡不大，其主要原因是由于顶盖的工事构筑得较坚固。他们在筑工事时，利用附近铁路枕木垒成了顶盖，并堆上了很厚的土层，该联队的兽医服部孝少尉，还专门组织后勤人员开设了若干铁匠炉，利用铁路钢轨打成了大批铁锔供应部队，作固定工事顶盖枕木之用。
进攻衡阳以南的68师团，进攻西门的志摩源吉第57旅团，进攻北门的34师团之218步兵联队，都因遭到方先觉第10军的强烈抵抗，直至7月2日均无进展。
横山的第11军攻占长沙后，原拟快速攻占衡阳的计划未有实现。结果在宽约5公里的正面使用了15个步兵大队（全部为18个步兵大队），连续猛攻了4天，仅前进了约1公里，而部队伤亡却很大，并消耗了大量的弹药。
根据继续进攻亦难以取得进展的情况，横山勇于7月2日的夜间决定，暂时停止对衡阳的进攻，使上述部队进行休整与补充。再次对衡阳进攻的时间预定为7月11日。
日军认为第1次进攻衡阳失败之原因，是由于：
（一）在地形上，衡阳南郊、西郊有无数之大型池塘，形成进攻之地障。 * D+ E1 s/ f3 ?k0 h
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（二）守军防御体系完备、工事坚固，特别是交叉火力组织得极为严密。
（三）守军战意旺盛，抵抗执拗。 $ j) B9 t* Y$ Z$ X
（四）守军航空部队占有优势。
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（五）进攻之两个师团，弹药不足。 0 G9 H! e) v4 ]/ R7 K# i
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横山的第11军司令部作第2次进攻衡阳之准备时，主要为：
（一）于7月8日左右，使各后方部队赶至衡阳第一线。
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（二）至7月10日，使在衡阳的部队，得到76吨的弹药补充，以后每天可补充30吨。
（三）支援作战之航空部队，于7月10日推进至长沙、湘潭附近机场。
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（四）增加衡阳地区之炮兵数量。7月10日左右增加山炮15门，10公分口径加农炮3门，迫击炮8门。以后再增加10公分口径加农炮5门，15公分口径榴弹炮3门，迫击炮2门。
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第一次衡阳保卫战正在进行时，薛岳的第9战区即按计划在湘江以东、以西地区夹击敌人，以策应第10军在衡阳的防御作战。在湘江以东集中了丁治磐的第26军、鲁道源的第58军、傅翼的第72军，由第30集团军总司令王陵基指挥，于6月28日攻克了萍乡，接着58军于7月4日进攻醴陵。
驻于醴陵的为敌第3师团宫崎次彦大佐之骑兵第3联队及配属该联队的一个步兵中队（步兵第34联队之第2中队），一个山炮中队，一个迫击炮中队。
58军在7月4日发起进攻后，主要是攻击南门外的塔岭、泥塘、仙岳山一带地区，经4天4夜的激烈争夺，7月7日，58军收复了醴陵，敌骑兵第3联队伤亡很大，该联队的副官、两名中队长，以及大部分小队长亦被击毙。
敌第3师团长山本三男，根据醴陵的战况，一面电令宫崎次彦收缩阵地继续坚守；同时令向株洲前进的杉本佑一中佐之第3辎重兵联队急速至醴陵支援骑兵第3联队。又调步兵第68联队若林四郎少佐之第1大队返回醴陵增援。横山勇的第11军，根据以上情况，则令位于浏阳的落合甚九郎中将之27师团南下至醴陵。由于敌多路增援，7月10日该城又被其占领。58军在这次作战中，不仅消灭了很多敌人，而且缴获了很多战马。
在湘江以西，敌第40师团于6月22日占领了湘乡，7月4日又攻占永丰。其间第9战区以王耀武的第24集团军所属王甲本之79军在衡阳县城西北约15公里之演陂桥、李天霞的第100军在永丰地区阻击敌人，使其不能继续向衡阳前进；另以彭位仁的第73军，在敌后方之宁乡、益阳地区进行活动，以牵制敌人。后来19师、18师曾收复永丰，并向衡阳县以北的渣江和金兰市，尾追敌40师由和刚到达战场的船引正之中将的64师团所属岩切秀少将之69旅团。% [0 g% b( y6 |1 N4 P
横山的11军，为了攻占衡阳，继而沿铁路西进，与驻广东的田中久一中将之第23军相策应，攻占桂林、柳州、南宁，最后打通至越南的大陆交通线，乃决定将在湘江东岸之第3、第13师团，在湘江西岸的第40师团和69旅团一部向衡阳集中。" q/ L3 rN' ]7 {, C$ m# ~
此外，为了警备已占领之地区、修复和维持后方交通线，修复和新建作战机场，令58师团之第51旅团建筑蒲圻和修复长沙飞机场，向长沙东南的榔梨市进行扫荡，警戒湘江水路掩护江上之军事运输，修复由长沙经易俗河至衡阳的公路。又令伴健雄中将之第34师团扫荡长沙以北约30公里之高家坊山区的守军第162师根据地（此时99师、162师正在醴陵作战），修复永安市（长沙以东约20公里）向北至福临铺等地的公路。, |3 e7 L" yQ
经日军这两个师团在后方的扫荡、修建道路和机场、架设了浏阳河上的大桥，对各城市和水陆交通线加强了警戒，因而在其占领区的后方治安与军事运输方而，暂时有所缓和。7月6日，敌之后勤部队约1200辆汽车满载物资从岳阳开向长沙。$ M. M0 p5 sw! u4 q
向衡阳增强的炮兵，为广濑显人大佐之独立野炮兵第2联队，和佐佐木孟久的独立野战重炮兵第15联队之第1大队（10公分口径加农炮4门），迫击炮第15、16大队。这些炮兵先由湘江水路到达衡山，然后沿陆路进至衡阳。0 k( W# m' j3 f, M# Q7 r# A
日军在运输方面，开始即注意湘江水路的利，并在陆上开辟了两条运输线，一条是从岳阳向南经新墙镇、新市、福临铺至长沙，敌称之为“甲线”，另一条是在该线以东的崇阳、通城、南江、平江、瓮江、金井、路口、春华山至长沙，被称之为“乙线”。由于“乙线”处在东部山区，国民党军及地方民众对其进行了反复破坏和不同规模的袭扰，敌修复该路和增强沿线警备需动用大量的部队，最后被迫放弃了“乙线”，而以水上和陆上的“甲线”运输为主。& h1 k* B! f/ ^2 OG. Y- n( g
敌进行陆上运输，主要是用汽车和驮马，水上则以军用舟艇和民间船只编成若干船队，以运输部队、火炮、弹药、粮食、医药、被服等物资与伤、病员。3 p$ Y( Y, _( H, e( Y$ A
这时中美空军已有很大增强，因而敌之运输特别是水上运输船队，连连遭到攻击、轰炸，船只沉没不少。敌中国派遣军司令部第3科高级参谋辻政信大佐，6月24日至前线研究作战问题时，发现因后勤运输不继而影响作战，所以他回到武汉后即调吃水浅、吨位大、可载900吨的江河用船只——“宣扬丸”等参加运输。当该船装载航空汽油200吨和数百吨的弹药、物资，于7月10日12时到达湘潭后，在20时前后，突遭中、美空军4架P－40战斗机的轰炸，该船中弹沉没，已卸至岸上的约60吨物资，亦中弹起火烧毁。! g) L4 u" B7 u4 i: t3 ^$ M
由于此时敌军已失去制空权，不仅在后勤运输方面遭到中、美空军的威助，其地面的大部队也多次被迫改为夜间行军，白天行军时则以分散、多路进行并随时准备防空。
为了策应对衡阳的第2次进攻，根据横山勇11军之安排，敌各师团进行了如下之策应：
（一）赤鹿理之第13师团所属伊藤义彦大佐之第65联队、海福三千雄大佐之第104联队、大坪进的第116联队，以醴陵、攸县、安仁，经与守军的37军、26军、62军、65军多次激战之后，先头的第116联队于7月4日迂回至衡阳东南约60公里的粤汉铁路上之耒阳，随之由耒阳北上，向衡阳接近，企图牵制住衡阳东南第9战区的部队，不能向衡阳靠拢。 ; S: [* P; l8 O# W5 w
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（二）山本三男的第3师团所属松山良政大佐的第6联队、二神力大佐之34联队、桥本熊吉大佐之68联队及第3骑兵联队之残部和中村从吉大佐的野炮兵第3联队，则在衡阳以东70至90公里的攸县、安仁、茶陵地区，连续与第9战区杨汉域的第20军、罗奇的第37军、王泽濬的第44军进行激战，以图牵制这些中央军不能向衡阳接近，并与第13师团共同监视罗霄山区酃县一带薛岳第9战区长官部之活动，直至7月中旬，该师团一直在上述地区。
（三）落合甚九郎的第27师团，从蒲圻南下后，7月1日在浏阳集结，7月4日在醴陵的骑兵第3联队遭到中央军58军的攻击时，该师团奉命南进增援，将浏阳的防守任务交给横山臣平少将的第2野战补充队，以后即率矢后孙二大佐的中国驻屯步兵第1联队、松井真二大佐的中国驻屯步兵第2联队、小野修大佐的中国驻屯步兵第3联队及松山诚一大佐的山炮兵第27联队，向南攻击前进。 : T+ B7 ! Y2 C3 R9 z. H4 Q
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该敌南进时，沿途遭到从长沙以北高家坊山区调来的95师和162师的尾追。7月9日午后到达醴陵。以后即在该地与鲁道源的58军及其它中央军进行对峙并控制湘赣铁路，企图阻止顾祝同第3战区的部队向湖南增援。 & h4 V3 p/ K4 ) A& dX
（四）青木诚一的第40师团，率户田义直大佐的234联队、堀内胜身大佐的235联队、小柴俊南大佐的236联队等，从湘江以西于7月6日占领了衡阳县的金兰市、渣江，然后南下经与中央军第79军、62军、46军等部队连续作战，7月15日其户田联队到达了衡阳以西的六凤寨，7月18日进至衡阳以西铁路线上的白鹤铺。
