日军在长沙陷在巷战与肉搏战之中，被国军切断了补给，只有靠空投补给品支持，攻势一旦陷入缠斗的阶段，就对日军相当的不利，另一方面薛岳于岳麓山中部署的炮兵阵地，更是发挥了极大的杀伤效果，所以日军的天时地利尽失，只能苦苦支撑，最后阿南下令日空军动员一切力量支援，在加上第九混成旅团的舍命奔袭，才能使第六师团退出长沙。

而后败退的日军在遭到中国军队一波又一波的攻势下，全靠着日本空军不断的紧急支援，足足走了八天才得脱困，这是日军在中国战场中，遭到最大的败仗。假如不是中国军队为了要策应缅甸作战，调走了更多的精锐部队，只要日军的撤退晚上2天，那么日军绝对会在第三次长沙会战中，发生全师团被完歼的惨败下场。

此次战役国军大获全胜，讽刺的是日本新闻发布日军已经攻陷长沙的快报，成了全球的最大笑话，薛岳将军更是因此得到日军的“长沙之虎“的封号。

三次长沙大捷后，日军第十一军对国军第九战区完全失去了战斗信心，两年多的时间里不敢再对长沙发动任何的攻击。当时虽然国军的实力远逊于日军，但是在薛岳的坚持之下，激发了全军的抗敌意志进而创造了三次的长沙大捷，为对日抗战胜利起到了无可估计的作用。

薛岳当时衔命死守长沙，守不住时就往衡山退，以保全实力。薛岳那一段时间几乎每天都要直接与蒋通话，表达自己坚决抗敌，死而后已的决心。蒋介石开始还耐心地与薛岳通话，劝他“稍安勿躁，静待时机”，后来看到说服不了薛岳，就干脆不接他的电话了。一心想抗击日寇的薛岳将军只好打电话去找蒋夫人宋美龄了。薛将军对宋美龄说，“请转告委员长，敌人再敢向我长沙逼近一步，我就要立即开打了！”此话经宋美龄转告蒋介石后，蒋又急得连续向薛将军打电话，但薛岳以其人之道还治其人之身，不接电话了，只让参谋人员回话说，“薛长官上前沿阵地了，不知道何时能回来。”

个子小但脾气奇倔的薛岳不服气：“我老薛一定挺得住！”坚持要与日军一决胜负。蒋介石着急地派陈诚与白崇禧调停，乘飞机从重庆到长沙传达命令：“你如果一定要在长沙打，那就是抗命！”然而薛岳拒绝接受，反骂他们“亡国大夫”，将他们骂回去了。陈诚与白崇禧还没有回到重庆，薛岳就打电话过去，请示蒋委员长。当时蒋介石已经就寝。薛岳就跟宋美龄说：“我就要在长沙打，打败了我自杀，以谢国人；打赢了算我抗命，你们枪毙我！”宋美龄说：“薛将军你不要激动。我跟委员长讲。”第二天宋美龄传话：“伯龄兄啊，委员长讲过了，你要有这个信心你就在这里打，这个时候我们难得有这样的信心，有这个信心我们为什么不要呢？你这不是抗命，现在委员会重新再下个命令，配合你。

1941年12月8日，日本发起太平洋战争后，日军决定再次发动对长江以南中国军队的进攻，从而牵制中国军队转移广东方向，阻止中国军队援助英军保卫香港。1941年12月23日，日军再次强渡新墙河展开进攻。中国在前两次长沙会战失败基础上进一步总结经验，进行防御作战。日军屡攻长沙不下，周围中国军队又不断压缩包围圈。日军弹药将尽而补给线已被切断，只能空投补给，于是被迫退却。中国军队合围部队立即转为向敌阻击、截击、尾击作战，穷追不舍，在多处予敌重大打击，扩大战果，敌狼狈逃串，至1942年1月15日，中日两军恢复战前态势。中国军队获得长沙数次会战以来首次全面胜利。此役，日军遭重创，被毙伤5万余人。

在太平洋战争爆发之初，美英等国军队于太平洋接连失利形势下，“长沙会战”引起强烈的国际反响，获得英国、美国等国政府和舆论给予积极赞扬和评价。

在当时，国际反法西斯战线处境艰难，大半个欧洲均已被德军占领，德军在苏联境内长驱直入，打到斯大林格勒城下。可以说是一片阴霾。英国《泰晤士报》社论评述说：“日军此次在长沙的败仗，是日本作战以来最无效的一次策动；日方事后所发表的谈话，较之过去尤为滑稽与矛盾”，“日军抄袭华军的钳形战术，结果为华军的钳形战术所击破；日军自称军力雄厚，但无论向何方推进，均被华军截断联络，时时都有弹尽粮绝的危险，因此不能不早日从长沙撤退了。”

尽管有不如人意之处，国内还是人心鼎沸，重庆等地民众连夜狂欢，举行火炬游行，因为“这是两年来中国军队击败日人的最大的一次胜利”。

薛岳于三次长沙会战歼灭日军27万余人，是歼灭日军最多的中国将领。