10月2日，第15集團軍各部開始追擊，當日克復上杉市。
3日，第25、第195師追擊到達福臨鋪、金井附近。日軍開始向汨羅江北岸退卻。
4日，第15集團軍收復長樂街、汨羅、新市等處。
直到此時，第九戰區的薛長官才斷定日軍確實是在撤退，於是趕緊下令，要求各部隊“以現在態勢立向當麵之敵猛烈追擊，務於崇陽、嶽陽以南地區捕捉之”，“對敵之收容部隊，可派一部監視、掃蕩之，主力力行超越追擊”。
但為時已晚，日軍大部已渡過汨羅江。
10月5日，中國軍隊繼續向北追擊。日軍上村支隊由營田登艇北逸，第37軍收復營田。
10月7日，岡村寧次前線指揮所從鹹寧撤走。
10月9日，第195師進占鹿角、新牆、楊林街之線，日軍陸續退回新牆河以北地區。
在這次追擊作戰裏，盡管，參戰的國軍各部隊接令後全速追擊，但日軍畢竟訓練有素，撤退亦迅速有序。除8日第2師、第25師在新牆河南與敵掩護部隊激戰外，基本上沒有發生大的戰鬥。而薛嶽也沒有命令各部乘勝追擊，打過新牆河，收復嶽陽等失地。日軍退走後，第9戰區軍隊逐步恢復原有的陣地，兩軍形成對峙。
至10月14日，贛北、鄂南、湘北各戰場均恢復到戰前態勢，第一次長沙會戰結束。
伴隨著第一次長沙會戰的結束，重慶國民政府方麵有關“湘北大捷”的宣傳報導，迅速傳遍了全國各地。隨後，全國各大報刊的主要位置，幾乎全部被長沙會戰勝利的消息所占據。
實際上，自9月下旬起，長沙會戰的消息就不斷地傳到重慶，再經過國民政府方麵電台和報紙的宣傳，已經引起了國人的注意。
還在10月初，日軍剛剛撤退時，薛長官就急不可待地向最高統帥報捷：
“……日軍分三路進攻長沙，我誘敵深入，於長沙附近予以痛擊，敵傷亡慘重，向北潰逃……”
幾乎與此同時，在前線協助薛長官指揮會戰的白主任、陳部長也都向最高統帥發去了捷報。
不久，以最高統帥為首的黨政軍各界要人又紛紛給第9戰區發去賀電。
最高統帥電文：“……此次湘北戰役，殲敵過半，捷報傳來，舉國振奮，具是指揮有方，將士用命，無任嘉勉，所有此役有功人員，希切實查明評報，其死傷官兵，並應查報，以憑獎恤，自茲勝利初基業已奠立，我將士之責任愈重，務望勉勵所部，格外戒慎，倍加努力，勿驕矜，勿懈怠，光大戰績，用集大勉，至深企盼。”
國民政府電文：“薛長官伯陵勛鑒：此次寇犯湘北，關係戰局綦重，該長官指揮有方，所部忠勇效命，殲除頑敵，保障全湘，捷報傳來，舉國歡慶，應即復電嘉慰，並飭傳諭所屬，益加奮勉……”
軍政部的何部長電文：“長沙薛長官伯陵兄：湘北會戰，經獲全勝，捷音傳來，良深欣賀，吾兄指揮有方，殺敵致果，厥功無偉，敵人遭此慘敗，心膽俱寒，仍希再接再厲，奮邁前進，以獲全功。”
長沙會戰的勝利消息迅速傳遍全國，極大地鼓舞了國民對於抗日勝利的信心，各地民眾奔走相告，盡管嚐盡戰爭之苦，仍節衣縮食慷慨解囊，僅慰問三軍將士醫療創傷之捐款就達34萬元。即使敵占區的民眾亦欣喜若狂。10月18日香港《大公報》發自上海的報導《孤島的國慶》稱：“自從租界當局限定懸旗的日子以後，孤島上已經四五個月不見國旗了。正當湘北大捷聲中，青天白日旗又滿街飛舞，激動每一個人的熱情，吐出一口窒懸已久的長氣。”
這次大捷適逢國際反法西斯戰線處於低潮之際，希特勒德國9月1日進攻波蘭，拉開了二次世界大戰的序幕，正當德軍勢如破竹之際，東方反法西斯戰鬥的勝利，無疑鼓舞了全世界。乃至於國際社會不相信自己的耳朵。美聯社、合眾國際社、泰晤士報、塔斯社等國際知名媒體組織聯合戰地記者團，赴湘北考察證明此次大捷確有其事，紛紛向世界報導，中國的軍威，揚名世界。
會戰結束以後，作為會戰的指揮官，岡村寧次中將在對東京的軍部所做的報告《關於迅速解決日華事變作戰方麵的意見》中承認：“敵軍抗日勢力之中樞既不在於中國四億民眾，亦不在於政府要人之意誌，更不在於包括若幹地方雜牌軍在內之200萬抗日敵軍，而隻在於以***為中心、以黃埔軍官學校係統的青年軍官為主體的中央直係軍隊的抗日意誌。隻要該軍存在，迅速和平解決有如緣木求魚。”日本軍部的總結報告也承認：“中國軍隊攻勢的規模很大，其戰鬥意誌之旺盛，行動之積極頑強，在歷來的攻勢中少見其匹。我軍戰果雖大，但損失亦為不少。”
第一次長沙會戰結束後，日方和國民政府方麵各自都公布了己方統計的戰果：
日方聲稱此戰斃、傷、俘國民黨軍4.8萬餘人，而日方的傷亡數字僅為3600人；
國民政府方麵則宣稱日軍死傷3萬餘人，第9戰區的傷亡人數為4萬餘人。
事實上，當時雙方在作戰中究竟各自損失了多少人，大概雙方誰都很難說得清楚。諱敗言勝，是在這場戰爭裏雙方都經常做的。這種現象一直延續到後世的日本防衛廳對於當年那場戰爭的所編輯的戰史資料裏。
3日，第25、第195師追擊到達福臨鋪、金井附近。日軍開始向汨羅江北岸退卻。
4日，第15集團軍收復長樂街、汨羅、新市等處。
直到此時，第九戰區的薛長官才斷定日軍確實是在撤退，於是趕緊下令，要求各部隊“以現在態勢立向當麵之敵猛烈追擊，務於崇陽、嶽陽以南地區捕捉之”，“對敵之收容部隊，可派一部監視、掃蕩之，主力力行超越追擊”。
但為時已晚，日軍大部已渡過汨羅江。
10月5日，中國軍隊繼續向北追擊。日軍上村支隊由營田登艇北逸，第37軍收復營田。
10月7日，岡村寧次前線指揮所從鹹寧撤走。
10月9日，第195師進占鹿角、新牆、楊林街之線，日軍陸續退回新牆河以北地區。
在這次追擊作戰裏，盡管，參戰的國軍各部隊接令後全速追擊，但日軍畢竟訓練有素，撤退亦迅速有序。除8日第2師、第25師在新牆河南與敵掩護部隊激戰外，基本上沒有發生大的戰鬥。而薛嶽也沒有命令各部乘勝追擊，打過新牆河，收復嶽陽等失地。日軍退走後，第9戰區軍隊逐步恢復原有的陣地，兩軍形成對峙。
至10月14日，贛北、鄂南、湘北各戰場均恢復到戰前態勢，第一次長沙會戰結束。
伴隨著第一次長沙會戰的結束，重慶國民政府方麵有關“湘北大捷”的宣傳報導，迅速傳遍了全國各地。隨後，全國各大報刊的主要位置，幾乎全部被長沙會戰勝利的消息所占據。
實際上，自9月下旬起，長沙會戰的消息就不斷地傳到重慶，再經過國民政府方麵電台和報紙的宣傳，已經引起了國人的注意。
還在10月初，日軍剛剛撤退時，薛長官就急不可待地向最高統帥報捷：
“……日軍分三路進攻長沙，我誘敵深入，於長沙附近予以痛擊，敵傷亡慘重，向北潰逃……”
幾乎與此同時，在前線協助薛長官指揮會戰的白主任、陳部長也都向最高統帥發去了捷報。
不久，以最高統帥為首的黨政軍各界要人又紛紛給第9戰區發去賀電。
最高統帥電文：“……此次湘北戰役，殲敵過半，捷報傳來，舉國振奮，具是指揮有方，將士用命，無任嘉勉，所有此役有功人員，希切實查明評報，其死傷官兵，並應查報，以憑獎恤，自茲勝利初基業已奠立，我將士之責任愈重，務望勉勵所部，格外戒慎，倍加努力，勿驕矜，勿懈怠，光大戰績，用集大勉，至深企盼。”
國民政府電文：“薛長官伯陵勛鑒：此次寇犯湘北，關係戰局綦重，該長官指揮有方，所部忠勇效命，殲除頑敵，保障全湘，捷報傳來，舉國歡慶，應即復電嘉慰，並飭傳諭所屬，益加奮勉……”
軍政部的何部長電文：“長沙薛長官伯陵兄：湘北會戰，經獲全勝，捷音傳來，良深欣賀，吾兄指揮有方，殺敵致果，厥功無偉，敵人遭此慘敗，心膽俱寒，仍希再接再厲，奮邁前進，以獲全功。”
長沙會戰的勝利消息迅速傳遍全國，極大地鼓舞了國民對於抗日勝利的信心，各地民眾奔走相告，盡管嚐盡戰爭之苦，仍節衣縮食慷慨解囊，僅慰問三軍將士醫療創傷之捐款就達34萬元。即使敵占區的民眾亦欣喜若狂。10月18日香港《大公報》發自上海的報導《孤島的國慶》稱：“自從租界當局限定懸旗的日子以後，孤島上已經四五個月不見國旗了。正當湘北大捷聲中，青天白日旗又滿街飛舞，激動每一個人的熱情，吐出一口窒懸已久的長氣。”
這次大捷適逢國際反法西斯戰線處於低潮之際，希特勒德國9月1日進攻波蘭，拉開了二次世界大戰的序幕，正當德軍勢如破竹之際，東方反法西斯戰鬥的勝利，無疑鼓舞了全世界。乃至於國際社會不相信自己的耳朵。美聯社、合眾國際社、泰晤士報、塔斯社等國際知名媒體組織聯合戰地記者團，赴湘北考察證明此次大捷確有其事，紛紛向世界報導，中國的軍威，揚名世界。
會戰結束以後，作為會戰的指揮官，岡村寧次中將在對東京的軍部所做的報告《關於迅速解決日華事變作戰方麵的意見》中承認：“敵軍抗日勢力之中樞既不在於中國四億民眾，亦不在於政府要人之意誌，更不在於包括若幹地方雜牌軍在內之200萬抗日敵軍，而隻在於以***為中心、以黃埔軍官學校係統的青年軍官為主體的中央直係軍隊的抗日意誌。隻要該軍存在，迅速和平解決有如緣木求魚。”日本軍部的總結報告也承認：“中國軍隊攻勢的規模很大，其戰鬥意誌之旺盛，行動之積極頑強，在歷來的攻勢中少見其匹。我軍戰果雖大，但損失亦為不少。”
第一次長沙會戰結束後，日方和國民政府方麵各自都公布了己方統計的戰果：
日方聲稱此戰斃、傷、俘國民黨軍4.8萬餘人，而日方的傷亡數字僅為3600人；
國民政府方麵則宣稱日軍死傷3萬餘人，第9戰區的傷亡人數為4萬餘人。
事實上，當時雙方在作戰中究竟各自損失了多少人，大概雙方誰都很難說得清楚。諱敗言勝，是在這場戰爭裏雙方都經常做的。這種現象一直延續到後世的日本防衛廳對於當年那場戰爭的所編輯的戰史資料裏。