赣北方面是日军为隐蔽主攻方向的行动而实施辅助进攻的方向，进攻兵力由第１０６师团主力及配属的第１０１师团派出的佐枝支队（第１０２旅团）组成。
９月１４日夜，第１０６师团按照第１１军的命令，由奉新以北集结地首先开始进攻，中井良太郎决定以第１０２旅团于９月１５日从大城镇向其以西的莲花山及高安地区守军第３２军、第５８军结合部的第１４１师及新１０师阵地作牵制性进攻，而以主力指向奉新以西中国守军最北侧的第６０军第１８４师阵地。该师逐次抵抗，向潦河右（南）岸转移。１６日，日军继续猛攻，中国第１集团军以第１８３师增援。１７日，日军第１０６师团突破上富至伍桥一线守军阵地，转向南面的村前街突击，逼近了高安。薛岳令第７４军由万载向上高推进，准备加入作战。１８日，日军第１０２旅团及１０６师团由东、北两面夹击高安。第３２军抗击１天，于１９日奉命撤出，向高安以西和锦江右岸转移。日军虽攻占部分阵地，但未能达到大量歼灭中国军队的目的。
９月２０日，日第１１军命第１０６师团以一部面对上高，监视该方向的中国军队，以主力转向西北，经上富、甘坊进至修水、三都，切断中国第３０集团军和湘鄂赣挺进军的后路。中国第７４军、第３２军趁日军第１０６师团主力转移时发起反击，１９日收复村前街，２２日克复高安。
日军第１０６师团在向修水、三都转进途中受到中国军队的层层阻击和侧击，行动困难。其一部于９月２５日进至甘坊，立即受到第６０、第７４军的包围，陷入苦战，直到３０日才突出重围，向后撤退；其另一部虽于１０月初进至修水、三都，也受到中国军队围攻，处境危殆。日第１１军急令第３３师团从长寿街折回修水，接应第１０６师团。１０月６日，第１０６师团在第３３师团接应下，从三都、修水撤退。中国第１、第１９、第３０集团军所属各部随即转入追击。日军且战且退，至１０月１３日，退回靖安、奉新，据守不出。赣北作战至此结束，双方恢复原态势。
（二） 湘北方面的战斗
湘北为日军主要进攻方向，进攻兵力由第６师团、奈良支队（第１３师团第２６旅团）、上村支队（第３师团第５旅团和部分海军组成）。其当面的中国军队为第九战区第１５集团军所属３个军。其中第５２军担任洞庭湖东岸磊石山、新墙河左（南）岸至长安桥一线守备（该军在新墙河北岸还保有若干前进阵地）；第７９军在第５２军右翼，担任长安桥至麦市一线守备；第３７军担任第二线（即汨罗江南岸）守备。
９月１８日，日军第６师团及奈良支队开始向新墙河以北第５２军前进阵地攻击，为渡河总攻扫清障碍。守军坚决抵抗。激战至２２日，第５２军除仍固守新墙河北比家山据点外，其余均撤回新墙河以南。薛岳鉴于日军向长沙进攻的意图已十分明显，遂于９月１９日将位于浏阳附近的第７０军和位于修水附近的第７３军也拨归第１５集团军指挥，以加强湘北的防御。第１５集团军以第７０军部署于汨罗江左（南）岸，增加第二线防御兵力；以第７３军为总预备队，控制于平江附近。
９月２３日拂晓，日军第６师团和奈良支队在强大炮火掩护下强渡新墙河，分别突破守军主阵地。上村支队则提前于９月２２日晚在岳阳登舰启航，进入洞庭湖，利用夜暗，隐蔽向南航行８０公里，于９月２３日６时２０分与其正面主力开始总攻的同时，在汨罗江口（汨罗江与湘江、横岭湖交汇处）的营田附近实施登陆。中国军队进行拦截，但兵力、火力都不足。上村支队在舰炮、飞机支援下登陆成功，随即溯汨罗江向东突击，企图切断汨罗江以北中国军队的退路，将第九战区战役布势割裂。
９月２４日，第１５集团军各部继续抵抗日军。第九战区鉴于正面主阵地已被突破，由营田登陆之敌又威胁侧后，遂令第１５集团军以一部留于新墙河与汨罗江间占领中间阵地、迟滞日军，主力即刻向汨罗江以南转移，占领第二线阵地。２５日，日军乘第５２军向汨罗江左（南）岸转移之际跟踪追击，其一部且乘隙偷渡汨罗江，袭占新市。２６日３时，日军在炮火、飞机支援下，向汨罗江左岸猛攻，守军凭既设阵地坚守，激战竟日，双方均遭受重大伤亡，形成对峙。
这时，军事委员会指示第九战区按原定方针，以６个师的兵力位置于长沙附近，乘敌突入长沙、分散疲惫之际与敌决战，侧击而歼灭之。第九战区据此调整部署：第７３军占领金井、福临铺以东地区，对南进之敌形成侧击；第５２军以一部留置于新市、浯口现阵地，牵制敌军，以主力占领长沙以东阵地，协同第７３军夹击进至长沙附近之敌；第５９师预伏于长沙东南地区，第１１师配置于岳麓山至乔口地区；第７７军一部留置于新市附近现阵地牵制敌军，主力转移至株洲附近；第４军主力占领湘潭及其前方据点；第７９军确保幕阜山根据地；与敌正面接触的部队应极力诱敌至伏击区域，包围敌人于战场而歼灭之。９月２７日，以上各部队调整部署完毕。
９月２８日，日军第６师团由汨罗江向南突进，上村支队沿粤汉铁路南进，因不断受到守军的阻击和伏击，进展不快。奈良支队由瓮江转向平江，企图策应第３３师团夹击中国第２７集团军及第７９军。２９日，第６师团一部在金井方面遭守军伏击，陷于激战；其另一部由福临铺突过捞刀河后，受到守军第６０师和第１９５师的有力阻击，前进不得。３０日，奈良支队虽然进至平江以东与第３３师团会合，但反受到中国第７９军、第２０军的夹击，有被围之虞。日军第１１军见进攻部队处处陷入困境、战线延伸、补给困难，已无力再战，遂于９月２９日下令撤退。
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