（3）丙种师团：由混成旅团扩编，辖3个步兵联队，工、炮各一联队，一般有5个联队，加上师团部的非战斗人员约15500人。
　　（4）丁种师团：也是由混成旅团扩编，只辖3个步兵联队，其他兵种只有大队或中队编制，约11000人。由于机动灵活，主要用于扫荡八路军的华北根据地。
　　此外，还有次一级的独立混成旅团：与师团一样是独立的战略单位，一般有2-3个步兵联队，其他兵种的人数比丁种师团还少，大约有6000-8000人。承担辅助的战略任务。
　　日军此次投入作战的军队分别为第三师团、第六师团、第四十师团和第一飞行团。第三师团和第六师团属于甲种师团，第三师团辖步兵第6联队的第2大队、步兵第18联队（欠3个中队）、步兵第34联队的第2大队、第68联队（欠第3大队）、工兵第3联队、骑兵第3联队1个中队、野炮兵第3联队（欠第1大队）、独立山炮兵第52大队、辎重兵第3联队。
　　第六师团辖步兵第13联队、步兵第23联队、步兵第45联队、工兵第6联队、野炮兵第6联队（第1、第3、第7中队）、独立山炮兵第2联队、辎重兵第6联队。1940年辖内的步兵第47联队被编入新设的第48师团。
　　第四十师团属于乙种师团，辖步兵第234联队、步兵第235联队、步兵第236联队（第1、第2大队）、 第40骑兵队、工兵第40联队、山炮兵第40联队、独立山炮兵第51大队、辎重兵第40联队。
　　我军方面，守卫长沙城的重任落在了第十军的肩上。第十军辖第3师，包括第7团、第8团和第9团；预10师，包括第28团、第29团和第30团；第190师，包括第568团、第569团和第570团。

　　长沙城临江而建，西侧倚靠湘江和对岸的岳麓山，此次日军从东便发起进攻，因此第十军军长李玉堂便把防守重点放在了东南北三个方向。其中第3师防守北门，第190师防守东门，预10师防守南门。
　　1942年1月1日早上，日军进攻开始了。驻扎在东山镇的日军第三师团兵分三路开始向长沙城的东南方进攻。长沙城的城墙除了天心阁附近一段，剩余的早在1924年就已经基本拆除，此时防守长沙城南侧的我军预10师只能依托当地残存的民居进行抵抗。
　　守卫长沙城的三个师中，方先觉的预10师装备最好，但是在第二次长沙会战中伤亡较为严重，其主力团第30团只剩五百多人，只有一个营的兵力，而30团守卫的却是长沙城南门的主阵地。
　　长沙城南门阵地呈弧形，28团、29团和30团从北向南依次驻守。三个团的前线阵地布置在城外，日军进攻开始后，30团在团长葛先才的带领下奋起抵抗，轻重机枪不断开火，大小迫击炮接连开炮，打退了日军的数次进攻。

　　日军第三师团长丰岛房太郎眼见本部攻击不利，马上上报阿南惟几，请求第一飞行团对我军长沙城南门阵地进行轰炸。日军第一飞行团团长秋山丰次接到阿南惟几的命令之后，马上率领本部第87轰炸机中队起飞，去支援第3师团进攻。
　　1月1日中午，预10师三个团正在浴血奋战，忽然上空出现了十几架日军飞机，一轮投弹之后，各团伤亡不轻，师长方先觉眼见我军一线部队伤亡惨重，遂果断下令，放弃一线阵地，转而退回城中，依托房屋建筑，层层阻击。
　　30团团长葛先才接到命令之后，下令全团的轻重机枪全部向上开枪，秋山丰次怕飞机被打中，只能放弃继续投弹，30团也能够较为顺利的撤回城内。
　　方先觉趁各团回撤的同时，报告军长李玉堂，请求在岳麓山上的炮兵轰炸南门的一线阵地。日军想不到的是，在他们刚刚踏上我军的一线阵地时，迎接他们的就是铺天盖地的炮弹。
　　岳麓山上的炮兵部队为第九战区的直辖炮兵和第十军的炮兵，共约两个团，此时全部由第十军统一指挥。这些炮除了各种口径的步兵炮和山、野炮之外，还有数门从德国莱茵金属公司进口的150毫米重型榴弹炮。
　　1934年，中国以出口钨矿石为条件，与德国签订协议，首批进口24门150毫米榴弹炮，每门炮配备1000发炮弹。该炮在当时属于较为先进的机械化火炮，因此该炮的配属极多，每门炮都需要用韩谢尔越野载重卡车牵引，每2炮还需要同型卡车担任弹药运输任务。此外，还有炮兵观察车、指挥车、侦察车、联络车和通讯摩托车等等，光配属的各种车辆就有近500辆之多，服务这24门火炮的炮兵也高达2000多人。

　　好货不便宜，每门炮包括牵引车在内的各种设备，总价要80多万元法币，24门火炮共计2000多万法币，约600万美元。单从价格上来看实在是太贵了，但是从事后诸葛亮上来看，这些炮实在物超所值。
　　在二战中，该门火炮的精度和威力都属于顶尖，但是射程要低于美苏同口径的火炮，不过在中国的要求下，莱茵金属公司将该炮炮管长度从30倍口径增加到32倍口径。这样一来，射程便增加到15公里，“短腿”的缺陷也就迎刃而解了。当然这只是相对于美苏而言，其实跟日军同口径的火炮对比的话，其原版射程也要高于日军。
　　在前线部队的报告下，岳麓山上的炮兵早就准备好了，当日军的前线部队刚刚占领我军一线阵地时，炮兵果断开炮。150毫米榴弹炮的威力巨大，其弹片的杀伤半径达几十米远，而在其爆炸的15米半径内，即便没有被弹片打中，人也会被活活震死。
　　日军的一个中队刚刚占领阵地就被我军各型火炮火炮炸死炸伤了近半，30团团长葛先才在望远镜中看到此景，高兴的哈哈大笑起来。不过日军行动迅速，很快便到达30团的二线阵地，方先觉收起了笑容，带领部下再次抵御日军。
　　与长沙城一江之隔的73军77师229团炮兵连阵地上，杨大胆拿着一枚手榴弹扔着玩，边玩边问：“排长，这都1942年了，咱们已经在这待了一年了，到底还打不打了？”他这话问的极为戏谑，谁都能听出来他的失望，
　　“啪。”班长白松打了杨大胆一巴掌，“狗日的就你事多，催什么催，什么时候打上面自然有想法，你在这问也白问。”其实白松也有些焦躁不安了，东边打的那么激烈，他在这也满怀期待。
　　符庆隆听着南边岳麓山上的隆隆炮声，心里实在兴奋，“连长，南边那是什么炮啊？怎么这么响啊？”他见过的炮还不多，此次听到众炮齐发，自然好奇。
　　“75毫米、105毫米、150毫米！这下可够小日本喝一壶的了！”雷胜军侧耳倾听，边听边说，“那可是九战区的全部火炮，口径一个比一个大，人家的一发炮弹就比咱们的炮管粗。”雷胜军不无羡慕的说着。
　　杨大胆已经趴在了战壕上，“连长，那照岳麓山这么炸，小日本不都得被炸死啊，咱们还有的打吗？”显然他也被那震天响的炮声给震慑住了。
　　雷胜军不置可否，副连长顾铭学郑重其事的答道：“阿南惟几这回动静不小，看这阵势比第二次长沙保卫战不差啊，别着急，仗还有的打。你看小日本的飞机来回飞，估计第十军的兄弟也不好过啊！我看最晚过不了明天，咱们就得过江帮忙了。”