冈村宁次的撤退命令说：“华军顽强，现仍潜伏于汨水、修河两岸地区。本军为避免不利态势，应速向原阵地转进，以图战斗力之恢复，并应严密防备华军之追击。”
尽管日军各参战部队接到了11军司令部下达的撤退命令，并且开始为执行该命令作准备，但是为了掩饰即将开始的撤退，日军部队在当天并没有停止在前线向中国军队继续发起进攻，只是这些进攻的力度没有以前那么大而已。
日军的佯攻起到了他们预想的效果。正在前线和日军作战的各支中国军队，并没有发现日军即将撤退的迹象。
同样在这一天，薛代理司令长官被正式任命为第9战区的司令长官，关代总司令也被正式任命为第15集团军的总司令。这一天，战事平静。
这一天的下午，继进攻永安市的日军被迫仓皇败退之后，桥头驿、上杉市等地日军相继后撤。日军的撤退行动终于全面开始了。
身在前线的第15集团军关总司令发现了日军撤退的迹象。他当即下令各部跟踪尾击由上杉市撤退之敌，以汨罗江南岸为目标截击歼灭之。具体部署是：第73军以一部向平江方向挺进；第52军第25、第195师各以一部围歼上杉市残敌，分派支队向金井、福临铺、青山市等处跟踪追击至汨罗江南岸，力争将撤退之敌截击歼灭；第59师以一部向栗桥、三姐桥尾追残敌于汨罗江、营田一带歼灭之。
10月2日，第15集团军各部开始追击，当日克复上杉市。
3日，第25、第195师追击到达福临铺、金井附近。日军开始向汨罗江北岸退却。
4日，第15集团军收复长乐街、汨罗、新市等处。
直到此时，第九战区的薛长官才断定日军确实是在撤退，于是赶紧下令，要求各部队“以现在态势立向当面之敌猛烈追击，务于崇阳、岳阳以南地区捕捉之”，“对敌之收容部队，可派一部监视、扫荡之，主力力行超越追击”。
但为时已晚，日军大部已渡过汨罗江。
10月5日，中国军队继续向北追击。日军上村支队由营田登艇北逸，第37军收复营田。
10月7日，冈村宁次前线指挥所从咸宁撤走。
10月9日，第195师进占鹿角、新墙、杨林街之线，日军陆续退回新墙河以北地区。
在这次追击作战里，尽管，参战的国军各部队接令后全速追击，但日军毕竟训练有素，撤退亦迅速有序。除8日第2师、第25师在新墙河南与敌掩护部队激战外，基本上没有发生大的战斗。而薛岳也没有命令各部乘胜追击，打过新墙河，收复岳阳等失地。日军退走后，第9战区军队逐步恢复原有的阵地，两军形成对峙。
至10月14日，赣北、鄂南、湘北各战场均恢复到战前态势，第一次长沙会战结束。
伴随着第一次长沙会战的结束，重庆国民政府方面有关“湘北大捷”的宣传报道，迅速传遍了全国各地。随后，全国各大报刊的主要位置，几乎全部被长沙会战胜利的消息所占据。
实际上，自9月下旬起，长沙会战的消息就不断地传到重庆，再经过国民政府方面电台和报纸的宣传，已经引起了国人的注意。
还在10月初，日军刚刚撤退时，薛长官就急不可待地向最高统帅报捷：
“…日军分三路进攻长沙，我诱敌深入，于长沙附近予以痛击，敌伤亡惨重，向北溃逃…”