拖延时间，伺机寻找缺口突围。
但第五十一集团军各部皆是久经沙场、擅长围歼巷战的精锐部队，战术配合极为娴熟。全军以营、连为最小作战单位，分片包干、逐区清剿，大部队稳步压缩外围包围圈，断绝敌军外援退路，小股精锐突击队穿插街巷、渗透密林，精准拔除日军零星据点、清缴暗藏残敌。日军最后的顽抗阵地被一个个攻破，残存兵力被一点点蚕食，再也无力组织有效反击。
激战至午后时分，阳光穿透漫天硝烟，洒满衡阳大地。日军围城主力所有建制彻底溃散，四万余主力被分割包围在衡阳城郊各个村落与街巷之中。
大批疲惫不堪、弹尽粮绝的日军士兵彻底放弃抵抗，纷纷放下武器缴械投降；仅有少量顽固死硬分子，裹挟重伤兵员、胁迫无辜百姓躲入城郊深山密林负隅顽抗，随即被国军搜山部队精准锁定、尽数清剿，彻底肃清所有顽抗势力。
湘东醴陵前线的横山勇，接连收到衡阳主力溃败、全线失守的紧急战报，彻底心知大势已去。他深知衡阳主力覆灭，自己麾下三万孤军已成孤军，若继续滞留醴陵前线，必将被孙立人主力掉头合围、全军覆灭。惊恐之下，横山勇连夜收拢残部，放弃所有攻坚阵地，率残兵狼狈后撤，仓皇逃回武汉防线，不敢再越雷池一步。
落日余晖洒落衡阳城郊，残霞映红漫天硝烟。随着101军新一师炮火摧毁日军最后一处顽抗据点，衡阳全境战火彻底平息。方先觉率领第十军各级将官，步履坚定走出城门，与入城会师的王元奎、安文杰等将领在城郊战地顺利会师。历经四十余日血火坚守的衡阳孤城，终于在第五十一集团军的驰援配合下，完整收复、重归国土。
战后全军细致清点战果，这场震惊湘南的衡阳合围大捷战果辉煌、战绩斐然。国军各部协同作战，加上之前第10军在衡阳保卫战中消灭的日军部队，合计歼灭日军八万一千余人，俘虏日伪军一万三千余人，缴获各类轻重火炮五十六门、轻重枪械六万余支，缴获弹药、军需物资无数。
此役彻底全歼横山勇投入湘南战场的围城精锐重兵，一举粉碎日军一号作战计划中抢占衡阳、打通粤汉铁路南段、贯通中南战场的核心战略图谋，彻底扭转湘南战局。
大捷战报火速传回重庆，军委会即刻下发嘉奖电令，通令全军褒奖第五十一集团军与死守孤城、浴血拼杀的第十军，大批粮食、弹药、被服、医疗补给物资星夜南下，源源不断补充前线各部，犒赏有功将士、抚恤伤亡官兵。
作为第五十一集团
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