可谁知就在这时候，战场上的形势突然发生了急剧的变化，进攻赣北的日军第106师团硬是被中国军队给拖住了后腿，无法再按照计划继续前进了，进攻鄂南的日军第33师团虽然到达了汨罗江上游，并与湘北的日军第6师团等部主力会合，但是中国军队的主力却已经后撤了，湘北的日军第6师团、奈良支队、上村支队等部在突破国军两道防线后，中国军队已经不再死守阵地，而是采取且战且退的较为灵活的战术，而深入的日军部队则开始不断的遭到中国军队伏击，这令日军第11军司令官冈村宁次大惑不解，一时间摸不清中国军队到底要干什么，他们的真正的作战意图又是什么。
冈村宁次一直都把自己看成是一名真正的“中国通”，对中国的政治、经济、军事、文化等各个方面无所不晓，特别是在军事方面，他自认对中国军队的情况非常了解，就连各个派系间的关系也都是了如指掌。
自从武汉会战结束以后，他更是潜心研究了他的主要对手——由薛岳指挥的中国第9战区部队的诸方面特点，所以对于此次作战冈村宁次是抱着必胜的信心的。
冈村宁次认为，武汉会战后中国军队的战斗力已日趋下降，不堪一击了，因此在制定这次的作战计划时，他的作战课是以1个大队（编制1100人，人数相当于中国军队1个团）的兵力等同于中国军队1个师的力量来计算战斗力的，而以前则通常以1个联队（编制3800人，略少于中国军队1个师）等同于中国军队1个师来计算的。
冈村宁次本人在战前也是这么认为的，如果把自己的空中优势和炮火优势加在一起，1个大队完全有把握击败中国军队的1个师，从以往的作战实践中来看，中国军队的1个师确实很少能打败日军的1个大队。
冈村宁次在此次作战中不但低估了中国军队的战斗力，而且他还忽略了一个更为重要的因素，那就是当地中国民众的抗战力量和决心。在第一次长沙会战开始前，很多当地的中国民众在政府的组织下，和中国军队相互配合，把新墙河至捞刀河之间的主要交通要道已经全部破坏掉了，就连这一地区间的土地都被翻了一层，全部都变成了松软的新土，从而使得日军的机械化部队无从机动和施展，其战斗力也就相应的减弱了很多，甚至后勤也不能及时的得到保证。
在这种情况下冲向长沙的日军部队只能是铤而走险，冈村宁次仔细权衡后，最终下达了全线撤退的命令，命令上说“中国军队抵抗顽强，现仍潜伏于汨水、修河两侧地区。本军为避免不利的进攻态势，应速向原阵地转进，以图战斗力之快速恢复，并应严密防备中国军队之追击。”
几十年后，冈村宁次在回忆录中谈到这次撤军的原因时说：“我军的主力既已进入长沙平地，长沙城又近在眼前，如乘势进攻占领长沙并不困难。但是根据本次会战之目的，在大量击溃敌军后，不得不回师原地……”显然，冈村宁次在为其撤军寻找借口。不管怎样，从10月1日起，日军确实开始撤退了。
冈村宁次撤军的决定太出人意料，以至于薛岳在接到日军撤退的报告后，竟不敢相信这是事实，他还等着在长沙郊区与对手冈村宁次一决高下呢。
10月1日，进至永安市的日军首先向捞刀河以北地区撤退，继而在桥头驿、上杉市等地的日军也开始相继后撤。
身在前线的关麟征及时发现了日军撤退的迹象，他当即下令各部跟踪尾随追击由上杉市撤退的敌人。
10月2日，第15集团军各部相继开始追击撤退的日军，当日就克复了上杉市。
10月3日，第25军、第195师追击到达福临铺、金井附近，日军部队开始向汨罗江北岸退却。
10月4日，第15集团军收复长乐街、汨罗、新市等处。
直到此时，薛岳这才断定日军确实在全面撤退，于是赶紧下令，要求各部队“以现在态势立即向当面之敌猛烈追击，务必于崇阳、岳阳以南地区捕捉之”，“对敌之收容部队，可派一部监视并加以扫荡之，主力部队则立即超越继续追击撤退之敌”。
但是此时再下令追击已经为时已晚了，日军主力大部分已经渡过了汨罗江。
至10月14日，赣北、鄂南、湘北各战场均恢复到战前的对峙态势，第一次长沙会战就此结束。
第一次长沙会战结束后，日方和中方各自都公布了己方统计的战果，日方声称此战毙、伤、俘国军4.8万余人，而日方的伤亡数字仅为3600人；中方则宣称日军死伤3万余人，第九战区的伤亡人数为4万余人。
此战中国第9战区部队成功挫败了日军的战役企图，予敌以有力的打击，大大消耗了日军大量的有生力量和装备物资，使日军显露出发动大规模作战时兵力不足的弱点，中国抗日军队士气得以提振，抗战必胜的信心又进一步的增强了。
从当时国军方面的宣传来看，显然是将己方作为胜利者，但是日军方面并不这样认为，冈村宁次在其回忆录中，连把此次会战冠之以“长沙会战”的名称，都认为是不准确的。
他说日军第11军的作战原案中并没有一定要占领长沙的意图，而是在赣江与湘江之间有利的打击中国军队，顺利的话则视情况攻占长沙，因此，如何有兵败长沙一说？在他那里，这次会战被称为“赣湘会战”。
当时在第9战区司令长官部参谋处任作战科长的赵子立认为：“此次会战，据实而论只能算是一场平局。”但这一仗使日军上层认识到了国军不可侮，“中央直系军队的战斗力，尤其中坚军官强烈的抗日意识和斗志，绝对不容轻视，而且可以看出其中央军的抗战意志是相当坚决的”。
但在日本军队的战争辞典里，与国军作战打个平手就等于是失败，当重庆的宣传机器开足马力，一浪高过一浪地大肆鼓吹庆祝“长沙大捷”，薛岳等人频频在各界祝捷会上风光亮相的时候，日本方面的反应却是冷冷清清……
“班长，我从家里出来当兵就是要打小鬼子的，死我不怕，我们跟小鬼子都是一个鼻子两个眼睛的，他们手里有家伙，我手里也有，我就不相信我干不死那些罗圈腿的小鬼子。”在哲桥镇镇口站岗的那名士兵听完班长的话后立刻就不高兴了，略显青涩的脸庞上立即一板，努力的挺了挺单薄的腰板说道。
“啊呀，你小子才吃了几天的军粮啊，战场都没上过就不要在这里说大话了，别看你现在说话硬气的很，等你真跟小鬼子打上一仗你就不会再乱放炮了，到时候你小子要不被吓尿裤子就足够你炫耀好一阵的了。”年长的中士老班长对于这名士兵的义正言辞只是轻笑了一下，对他的豪言壮语一点也没加在意。
因为当初这名老兵班长他自己刚当兵的时候差不多也是这样的天不怕地不怕，认为只要自己手里有枪那也是一个有万夫不当之勇的猛将，敌人那是来一个就杀一个，来两个就杀一双，但是当他真正上了战场上的时候却整个人都吓懵了，那场面可是满天飞子弹啊，大炮和手榴弹的爆炸声甚至都能把耳朵给震聋了，运气不错的还能撑上一段时间，运气不好的当场就会被子弹给打成筛子眼，鲜血混合着脑浆子在战壕里流得到处都是，残肢断臂更是给炮弹轰的东一个西一个的，就连捡都捡不过来。
“我才不会……班长！有人……”那名士兵心里不服气，可是刚要开口辩解却突然间看着大路远处震惊的大叫了起来。
“有人怎么了？我们这里来来往往的人还少吗，要不是看你是个新兵蛋子，我才不会带你上哨呢，连长这是照顾你，让我好好带带你，免得你上了战场上稀里糊涂的丢了小命……”年长的老班长一边低头吐掉嘴里的瓜子皮，一边毫不在意的继续随口说道。
“有……有敌人！”“砰！”那名年轻的士兵一看班长居然没把自己的话当回事，当下一边结巴着大喊了起来，一边手忙脚乱的拉开了枪栓把子弹顶上了枪膛，也不等班长有没有反应过来，抬手就迅速的开了一枪。
“噗通……我草！”那名老兵班长还没反应过来是怎么回事呢，突然就是一声枪响，顿时就把毫无心理准备的他给吓了一大跳，靠在拴马桩上的身子立刻就是一滑，一屁股就坐在了地上，手里抓着的瓜子也是脱手而飞，当即就来了一个天女散花……
“我草，这些****的怎么突然开枪了！隐蔽，所有人立刻隐蔽！快……”这时候正带领手下部队向哲桥镇行进的一营一连连长万国庆被这突然传来的枪响给吓的一缩脖子，一个子弹带着尖锐的呼啸声从他们的头上高高的飞了过去，虽然子弹并没有射进队伍中，但是还是吓了万国庆一大跳，当即他连忙挥手让排成整齐的两列纵队行进的士兵立刻散开就近隐蔽，免得成为了对方的活靶子。
