8月3日以後,日軍因進攻屢屢受挫,後勤補給也日漸艱難,橫山勇不得不下令由全面進攻改爲重點進攻。可是這些日子以來,日軍的傷亡已經達到了16000人以上,其第68、第116師團早已是傷亡過半。而守城的中國軍隊也有1萬多人,傷亡比率是1:1.6。橫山勇花費如此重大的代價,除了佔據了部分守軍陣地外,其他方面無一所獲,惟獨讓橫山勇高興的地方就是,中國軍隊的援兵始終沒有動靜,不知道是什麼原因導致了中國軍隊的援兵遲遲沒有到位。
日軍由全面進攻改爲重點進攻後,衡陽城內的第10軍也獲得了喘息的機會。於是,方先覺也暫時穩定住了防線。幾經激戰,第10軍的彈藥、給養等已經耗盡,知道8月8日中午,中國空軍才飛臨衡陽上空進行空投補給。由於日軍戰機的干擾,這次空投補給進行得很匆忙,彈藥、給養只獲得了少量的補充。
橫山勇本以爲衡陽指日可下,沒想到第10軍居然是如此的頑強,對衡陽防禦陣地進行了多次猛攻以後,不但沒有拿下衡陽,反而還落得個傷亡慘重。改爲重點進攻後,橫山勇邊集中兵力進行重點打擊衡陽防線的幾處重要的支撐點,邊向岡村寧次發電報,請求岡村寧次儘快的給他提供補充兵員,補充彈藥、給養等物資,等兵員和物資齊備後,就發動對衡陽的第二次全面進攻。
岡村寧次在有限的兵力中,爲橫山勇補充了兵員,彈藥、給養等物資也陸續的運了過來。於是,橫山勇在8月11日,再次發動了全面進攻。進攻伊始,日軍的飛機就開始了猛烈的轟炸。戰至中午時分,日軍的重炮部隊又開始了猛烈的炮擊,直到下午2點的時候,日軍步兵才漫山遍野的殺了過來。當天夜裡,400多鬼子偷偷的摸進了江西會館和衡陽火車站間的陣地內,然後分別朝江西會館和衡陽火車站方向進攻,給中國守軍造成了極大的混亂。
190師569團在得知日軍已滲入防線內以後,就由團長李剛親自帶隊,與滲透進來的鬼子進行了一場激烈的肉搏戰。李剛帶領的敢死隊死戰不退,並用火力截斷了鬼子的後續部隊,用了3個多小時的時間纔將滲透進來的鬼子全部殲滅。12日上午,激戰再起。鬼子發動了更加兇猛的進攻,569團的官兵們抱着必死的決心,在團長李剛和副團長李洪峰的指揮下,在幾進幾退的反覆爭奪之後,纔將鬼子們趕下了陣地。
與190師的戰況比起來,第54師可就不輕鬆了。鬼子成功的殺入了54師的防線,並佔領了54師的核心陣地--鐵路機修廠,鬼子們把機槍架到了屋頂上向四周掃射,極力阻止第54師的反攻。
第54師的損失很大,全師官兵也僅剩下4000餘人了,師長周洋爲了儘快奪回陣地,親率師警衛營衝了上去。在付出了巨大的傷亡之後,終於重新奪回了鐵路機修廠。但是還沒等周洋喘過氣來的時候,他的副官匆匆跑來告訴他,副師長張昭義帶着357團擅自撤退,從城西的方向逃跑了,看樣子他們是打算逃到湘西的大山裡去。周洋知道副師長張昭義本就是土匪出身,那357團都是他的老部下。當年正是由於與其他的匪幫爭霸失利,才下山投奔了國軍。投降後就被編在了自己的警備旅裡,直到42年的時候,第10軍組建時便被整編成了第10軍第54師。
副師長張昭義的逃跑,給周洋造成了很大的打擊,他不得不將情況上報到軍部。軍長方先覺一聽到這個消息,頓時就發了火,大罵周洋沒用,並下令撤掉了周洋的師長職務,等戰後再接受處理。但54師的情況已經是萬分危急了,方先覺只好將軍部警衛團交給了軍參謀長王榮波,讓他火速帶警衛團增援第54師,並暫時代理54師師長一職。
王榮波來到了54師師部,見到了已經被撤了職的周洋,王榮波對周洋說道:“我跟軍座求過情了,你暫時留在師裡,協助我指揮部隊,也算是給你一個帶罪立功的機會吧。”聽了王榮波的話,周洋感激的說道:“謝謝參座,卑職感激不盡。”王榮波擺了擺手,然後說道:“你不用感激我,你好自爲知吧。”周洋有些不甘心的說道:“這個張昭義!我一定饒不了他!”一提起張昭義來,王榮波擔心的說道:“你說他會不會去投奔鬼子啊?”周洋想了一下,然後回答道:“我想那是不會的,如今鬼子已經大不如從前了,現在投奔過去,根本就得不到什麼好處的。我想他一定是逃進湘西的山裡去了,重新干回了他的老本行。”王榮波嘆了一口氣,接着說道:“算了,咱們不提他了。你去收攏一下部隊,清點一下損失吧。”周洋答應了一聲就走出了師部,王榮波盯着地圖上的敵我態勢,苦苦的思索着接下來的戰局。
由於連日來的苦戰,54師的官兵精疲力竭,在防線上出現了漏洞。8月13日夜,鬼子500多人分成兩個波次偷襲54師的防線。戰至深夜,54師前沿陣地落入敵手,守衛該陣地的358團殘存的2個營600餘人發起逆襲,總算是奪回了陣地。14日中午,鬼子再次發動攻擊,陣地第二次陷入敵手,周洋再次親率師警衛營趕去支援,激戰到黃昏時分,才從鬼子手裡奪回了陣地。誰知正當官兵們休息的時候,又遭到鬼子的反撲,周洋身先士卒率先撲向了鬼子,在激戰中不幸身中數彈,壯烈殉國。警衛營和358團官兵見師長殉國了,一個個瞪着血紅的眼睛,怒吼着殺入敵羣,雙方在血流成河的戰場上展開了激戰。戰鬥之慘烈,驚天地泣鬼神,中國軍人再一次用他們的血肉之軀,打退了鬼子們的進攻。
第二天清晨,王榮波來到了前沿陣地上,他看着那些殘破的工事,含着眼淚下令在陣亡將士的屍體上加蓋一層沙土,築成能阻擋子彈的戰壕。王榮波對此感到很無奈,因爲戰事緊迫,根本就沒時間來打掃戰場掩埋屍體,唯一的辦法就是把弟兄們的屍體築成戰壕,讓活着的弟兄們憑藉着這些血肉築成的戰壕,繼續與鬼子們戰鬥下去。
下午2點,鏖戰又起。戰至黃昏時分,前沿陣地再次失守,358團全體官兵無一人後退,全部戰死在了前沿陣地上。王榮波抽調出500多人,組成了敢死隊,連夜向鬼子發動逆襲。雙方針對前沿陣地再次進行反覆衝殺,互有進退。直到14日拂曉以後,前沿陣地才失而復得,但是中日兩軍卻都是損失慘重。前沿陣地上早已是血流成河了,堆積起來的屍體足有一米多高。
王榮波手上的兵力已經不多了,已經沒辦法與日軍反覆爭奪前沿陣地了。他主動放棄了前沿陣地,將全部兵力收縮進了鐵路機修廠裡,憑藉那裡堅固的廠房繼續與鬼子周旋,同時他也派人回軍部,將54師的戰況報告給了軍長方先覺。
鬼子佔領了前沿陣地後,繼續向鐵路機修廠猛攻,同時又兵分一路,向衡陽火車站進攻,因爲這兩處陣地是衡陽城南的核心,是守衛衡陽城的兩扇大門,不把這兩扇大門敲開,是無法進入城中的,因此鬼子的攻勢就變得更加兇猛了。
如今54師也只剩下2000餘人了,王榮波留下了500人作爲預備隊,其他的1500人全部守在了戰略據點上。軍裡的預備隊早已用光了,根本就無法給54師派援兵了,他只能依靠現有的2000人來防守鐵路機修廠了。日軍在多次進攻失敗後,就對鐵路機修廠進行了空襲和炮擊,還拼命的向鐵路機修廠內施放毒氣彈。鐵路機修廠內毒霧瀰漫,遮天蔽日,守軍的工事早已是破爛不堪,多數官兵被毒氣殺傷,倒在地上痛苦的掙扎着。黃昏之後,鬼子步兵蜂擁而至,一波接着一波。突然間就在那些破敗的工事裡,再次的爆發出了激烈的槍聲,將進攻中的鬼子打得人仰馬翻的。酣戰至半夜,敵我雙方在陣地上犬牙交錯,難解難分。鬼子連夜加派兵力,繼續猛攻。王榮波帶領着54師殘部,死守鐵路機修廠厂部大樓,做好了戰鬥到最後的準備。