1941中 13月 8日，日军偷袭珍珠港，发动太平洋战争，美、英对日宣战。日军以驻广州的第 23军进攻香港。为牵制中国军队，配合香港作战，使中国军队不能向广东机动，日军遂发动第三次向长沙的进攻。
日军投入的兵力为第3、第6、第40师一团一、独立混成第 9旅一团一和 3个支队，较第二次进攻长沙略少，只打算前出至汩罗一江一南北，达到牵制目的即返转。中国第 9战区在长沙以北及周边部署的兵力为第19、第27、第30集一团一军 10个军约 30万人，根据前两次会战经验，对纵深伏击、反击作了较充分的准备。12月 23日，日军开始向新墙河以南进攻，24日突破守军防御，守军一部坚持南岸据点，一部向后转移。28日，日军企图强渡汩罗一江一，遭守军有力抵抗，日军以 3个师一团一合力猛攻，终于突过汩罗一江一。29日，日军第 11军司令官阿南惟畿改变原来的作战决心，命令各师一团一继续向长沙攻击前进。31日，日军逼近长沙，1942年1月l日开始攻城，第 9战区以第10军和第73军一部坚守城区，同时命令位于外线侧翼的部队取合围态势向长沙开进，切断日军后路。日军运输线被阻，粮食弹药供应不上，只好空投救急，但数量有限，难以持久，3日晚开始撤退，但途中不断受到中国军队的追击、伏击和截击，比进攻时更加困难。直到 1月 15日，付出重大伤亡，才撤回到新墙河以北。
这时日军在太平洋战场上正是猖狂得意之时，接连打败美、英军队，向前推进，惟独在长沙吃了败仗。当时的英国报纸评论说：“在远东阴雾密布中，只有长沙上空光彩夺目。”这次“拉锯”，日军伤亡 5万多人。