這一天，日軍600餘入從城北出入意料地突破了青山街陣地，然後迅速蔓延，第3師第7團4營長王金鼎陣前殉國，團長鞠敬寰亦中彈犧牲。方先覺前一晚佈防於司前街的暫54師一個連向日軍反動逆襲，雙方呈混戰狀態。這當口臨近演武坪方面的日軍趁機突入，大有與青山街的日軍連成一片之勢。但此時第10軍軍部再也集中不起一支可以收復青山街的部隊了，陣地上奮戰的只有一支不足200人的老弱病殘及雜勤部卒，陣地間相互失去了聯絡，大家各自為戰。進入青山街的日軍沿司前街而下，有將整個衡陽市分割的企圖。
而當日中國空軍的飛機上卻戲劇般地投下了蔣委員長的一紙手令：“明日第62軍準進攻大西門，第79軍準進攻小西門，第100軍準進攻青草橋。他們都有自信力，一定可以攻入，望派員引導。”同時又接到投下的通訊袋一個，內裝的紙條雲：“明日援軍準進城，空軍司令部。”
而更為滑稽的是，此刻的蔣介石在日記裡仍然充滿希望：“綜核各報，城北一部雖被敵攻破，但其範圍未曾擴大，尚非絕望之局。只有督促援軍，明日如期急進，以勢論之，此次戰車之參戰，應可如期成功也！”
他將最後的希望寄託在第五軍坦克團的參戰上了，因為這是中國抗戰以來首次成建制地使用坦克部隊參戰。但他哪裡知道日軍已經破譯了密碼，調集好了47式速射炮埋伏著，專門在等著他的坦克團的出現呢！
蔣的坦克團8月7日已經抵達衡陽近郊離城10裡的地方，終於因為日軍反坦克炮的嚴陣以待而使“坦克援救”計劃胎死腹中。
但蔣介石以他數十年從軍生涯的經驗和敏銳的視角觀察判斷：“日方的兵力已經使用到最後限度！”這卻不無道理。
確實，日軍此時也正處於千鈞一髮，一旦堅持不住勢將全面敗北。
天馬山陣地上，日軍激戰終日，150多人的中隊只剩下不到20人。據當日進攻該陣地的日軍中隊長井崎中尉回憶：三更時分，渡邊大隊長命令第10中隊現佔據的陣地交由第1中隊接防，該大隊井崎中尉原來就在1中隊服務，卻不見一個1日時相識的軍官，前來辦理接防的竟然是一個當兵5年的下士，在旁詢問田中班長。井崎才明白是怎麼一回事一一這個中隊的軍官已經全部陣亡了，這是一個沒有軍官，而由一個下士指揮的中隊，類似的事情，在當日的日軍幾個師團，已經很正常了。
西禪寺陣地，日軍將從武漢、岳陽、長沙等地運來的100毫米、105毫米重炮不斷向**陣地轟擊，爆炸聲驚天動地。第120聯隊隨即發起進攻，但幾次都未能得逞。日軍的重炮不停地轟擊西禪寺背後的森林陣地，茂密的森林被炸得七零八落，有的還被連根拔起，烈火熊熊燃燒起來。瘋狂的炮火掩護下，聯隊眼看就要攻入公路北側的碉堡。但不到2O分鐘就被**的刺刀、手榴彈反擊給趕了下來。一仗下來，全聯隊800名官兵，只剩下43名，進攻西禪寺陣地的任務，不得不改由第34師團218聯隊負責。
8月4日，身披“天照皇大神富”神符的11軍司令官橫山勇親自指揮日軍開始攻擊。
日軍集中重炮100多門，炮彈4萬多發，集中對**陣地工事進行轟擊；平射炮、山炮、野炮全部推進到距**陣地不到500米處，對目擊工事射點進行抵近直接射擊；日空軍飛機則對城中所有區域做地毯式覆蓋轟炸。
在飽和式轟炸和炮擊中，**陣地全被硝煙彈雨覆蓋，許多士兵被震暈過去，甚至因硝煙而窒息。劇烈的爆炸聲令許多人雙眼流血或雙耳失聰。碉堡盡毀，外壕倒塌，鐵絲網被炸飛，木棚欄起火燃燒，陣地上所有目標都被日軍的炮空火力掃蕩一空，守軍架設在陣地上的重武器大部被毀。
西線116師陣地上，日軍第133聯隊第3中隊和第4中隊備帶竹梯攀崖越壕，很快遭遇了密集而準確的手榴彈雨，僥倖衝過手榴彈轟炸的日軍與**展開了肉搏。
黑瀨133聯隊聲名顯赫，是116師團最強悍的聯隊，也是一支戰功赫赫的聯隊，在常德保衛戰中，就是這個聯隊最先衝進常德：
幾次的長沙會戰，這支聯隊也都與第十軍交過手，是第十軍的死敵，但是這次衡陽保衛戰，這支日軍部隊中一等一的聯隊幾乎傷亡殆盡：
第一大隊僅剩80人，全部帶傷；第二大隊僅餘7人…．手持望遠鏡的該聯隊聯隊長黑賴眼睜睜地望著兩個中隊在視野中消失。
很快，擔任助攻的第1中隊和第2中隊同樣遭到了從窪地堡壘背後和左