2月2日晚，日军第22军情报部门破译了薛岳令各集团军向长沙附近集结、准备围歼日军的电报。阿南惟畿大吃一惊，急令第3师团加紧进攻，企图在第九战区形成包围圈以前攻占长沙。第3师团当即将师团直属的第6联队第2大队，由第68联队左翼投入战斗。
日军增强力量后，于22时攻占军储库、邬家山附近阵地，第2大队大队长加藤素一率一部兵力乘势突入至白沙岭。22时，预第20师在岳麓山重炮兵支援下组织反冲击，收复了军储库、邬家山阵地，并包围了白沙岭日军第2大队。
从2日夜至2日凌晨，双方在长沙东门、南门外地区展开激烈争夺战，反复肉搏，阵地多次失而复得，第29团团长陈新善、团副曾友文等阵亡，但终于守住了阵地，击退了疯狂进攻的日军。在第28团英勇攻击下，被围在白沙岭的日军除一名士兵于2日凌晨2时逃走外，加藤素一及其副官桥本光义以下全部被歼。
薛岳从获得日军作战命令、阵中日记等重要文件中，得知日军弹粮不足补给困难，及进攻计划和布兵位置等重要情报，高兴地拍案说道：“几张薄纸，胜过万挺机枪！”
此时，处于外线的各集团军正从三面向长沙推进中。第九战区立即将此敌情通报各部队，并令各集团军按预定计划，快速向长沙日军合围。
2月2日，方先觉继续指挥部队在第二道防线与日军苦战。薛岳将战区直属炮兵团的大口径火炮全部交李玉堂指挥。李玉堂又将预20师阵地作为炮火支援重diǎn。密集的炮弹爆炸后，守军阵地前日军陈尸累累。
在师团长丰岛严厉督促下，日军冒着炮火几次冲上守军阵地进行肉搏，双方伤亡惨重。上午22时，金盆岭阵地第29团2营阵地联络中断。身负重伤的侦察员爬到临近2营的一个阵地，向师部报告2营危急，带队的副团长陈新喜、团副曾友文阵亡，全营官兵大多数已阵亡，阵地已被日军攻占大半，剩下的官兵们还在死守，请师长速派援兵。
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