5月28日，重慶軍委會(huì)電令第九戰(zhàn)區(qū)準(zhǔn)備在長沙、瀏陽之間與敵決戰(zhàn)。由于對日軍的強(qiáng)大攻勢估計(jì)不足，重慶當(dāng)局開始除從第六戰(zhàn)區(qū)抽調(diào)1個(gè)師增援外，沒有從其他戰(zhàn)區(qū)調(diào)集兵力。薛岳請求蔣介石從第三、六、四、七戰(zhàn)區(qū)抽調(diào)兵力增援，而蔣介石要求第九戰(zhàn)區(qū)以現(xiàn)有兵力應(yīng)戰(zhàn)。直至戰(zhàn)役開始一段時(shí)間后，重慶當(dāng)局感到日軍來勢兇猛，才陸續(xù)從周邊戰(zhàn)區(qū)抽調(diào)兵力參戰(zhàn)。

第九戰(zhàn)區(qū)司令長官薛岳部署的戰(zhàn)區(qū)防衛(wèi)戰(zhàn)略是：在湘江東、西兩岸，步步阻擊，消耗敵軍，而將主力部署于兩翼，誘敵深入后，在長沙附近圍殲日軍。但薛岳的這一戰(zhàn)略部署是沿襲第三次長沙會(huì)戰(zhàn)的戰(zhàn)法，日軍早有防備。日軍一反過去慣用的孤軍深入的戰(zhàn)法，以戰(zhàn)斗力最強(qiáng)的骨干兵團(tuán)部署于兩翼，致使薛岳的外側(cè)作戰(zhàn)難以成功。另一方面，日軍使用優(yōu)勢的第二線兵團(tuán)保持縱深陣勢，對戰(zhàn)略要點(diǎn)實(shí)施重點(diǎn)突破。國軍總體參戰(zhàn)兵力雖超過日軍，但在要點(diǎn)的防守攻略上，兵力反居劣勢。

薛岳的外側(cè)作戰(zhàn)不利，沿湘江兩岸南下的日軍很快進(jìn)逼長沙。日軍以兩個(gè)師團(tuán)約3萬余人圍攻長沙，而薛岳僅以1個(gè)軍（第四軍，軍長張德能）守備，戰(zhàn)斗兵員不過1萬余人，守備的兵力與陣地極不相稱。日軍進(jìn)攻長沙的計(jì)劃是：“為了攻取長沙，必須攻占其西方的岳麓山。為此，派遣有力兵團(tuán)在湘江左岸進(jìn)攻該山，與直接擔(dān)任進(jìn)攻長沙的兵團(tuán)相互策應(yīng)。”而薛岳在防守長沙的兵力布置上，令張德能以第四軍的2個(gè)師守長沙城，以1個(gè)師守岳麓山。岳麓山位于湘江西側(cè)，與長沙城隔江相對。在地理位置上，岳麓山居高臨下，俯瞰長沙城，為長沙整個(gè)陣地之鎖鑰，欲守長沙必先守岳麓，岳麓一旦失守，長沙絕守不住。守備岳麓山的第九師除缺員外，戰(zhàn)斗兵不過3000人，而防區(qū)竟達(dá)50里之廣（岳麓山周圍設(shè)防），實(shí)屬防廣兵單。迄岳麓形勢危急，張德能臨時(shí)轉(zhuǎn)用兵力，從長沙城抽調(diào)兵力增援岳麓山，由于在戰(zhàn)斗激烈之時(shí)倉促調(diào)動(dòng)，渡江船只準(zhǔn)備不足，反而自亂陣腳，動(dòng)搖軍心，導(dǎo)致長沙迅即失守。長沙決戰(zhàn)計(jì)劃落空。