湖南會戰(zhàn)的結束時間，歷來以8月8日衡陽淪陷為標志。實際上，在衡陽失守以后的一段時間里，蔣介石仍命令國軍繼續(xù)在衡陽周邊地區(qū)攻擊敵人。直至8月下旬，蔣介石才放棄反攻衡陽的企圖，調整部署，開始轉向沿湘桂路兩側組織防御。8月24日，蔣介石判斷“敵主力向衡陽西郊集中，似有沿湘桂路西犯之企圖”；9月1日，蔣介石確悉日軍更有深入廣西之企圖，命令第九戰(zhàn)區(qū)抽調主力準備參加湘桂沿線作戰(zhàn)。9月7日，日軍攻占零陵，零陵，今湖南永州。整個湖南會戰(zhàn)基本結束。

9月11日，軍事委員會籌商湘桂線防御事宜，白崇禧再次力主撤全州兵力以增保桂林，其意以全州既難久守，不必徒作無謂犧牲，并請增兵桂林，擔保桂林可守三四個月以上。徐永昌則以現(xiàn)時運至全州彈藥，足供三個月之用，而且全州地形較衡陽為佳，尤利于守，似宜定一防守期限，縱即不能如期，亦可令其突圍而出。這一次，蔣介石總算接受了白崇禧的主張，但為時已晚。桂林很快亦淪入敵手。

事后分析，整個湖南會戰(zhàn)期間，徐永昌主掌的軍令部對敵情的判斷及其戰(zhàn)略部署明顯存有缺陷。如前所述，日本擔心設在廣西桂林的美空軍基地對其本土發(fā)動空襲，自始即將桂林作為此次作戰(zhàn)的最重要目標。但徐永昌一直對日軍的戰(zhàn)略意圖和主攻方向判斷不明，且太注重盟軍的觀感，一意主張節(jié)節(jié)抵抗，步步阻擊，處處設防。而蔣介石基本上接受了徐永昌的意見。結果是，國軍防廣兵單，顧此失彼，處處都不愿主動棄守，處處都未能集中優(yōu)勢兵力，對日軍形成重點防守和重點出擊。湖南會戰(zhàn)初期，徐永昌和蔣介石對日軍攻勢和參戰(zhàn)兵力估計不足，導致國軍逐次使用不充分之兵力。無論長沙、衡陽，均無充足決戰(zhàn)之兵，將應參與決戰(zhàn)之有限兵力，分用于決戰(zhàn)地后方第二線之防守，甚至因對日軍主攻方向判斷有誤，將兵力分用于日軍非攻擊方面之防守。