日军第十一军的进攻部队和华夏政府第十军激战到八月六日的时候，日军第十一军的进攻部队终于是突破了衡阳的城垣进入到了衡阳城内，华夏政府第十军在衡阳城内西南面构筑的第二道防线也被日军第十一军的进攻部队突破了。
日军第十一军进攻部队之前对衡阳城的两次总攻都以失败告终，并且日军第十一军的进攻部队还遭受了惨重的损失，负责主攻衡阳的日军第六十八师团和第一百一十六师团的进攻步兵减少了一半左右。
而负责防御衡阳的华夏政府第十军同样也是损失巨大，原本华夏政府军委会和华夏政府第九战区命令第十军守卫衡阳的时间也就是一个星期到十天左右，结果，没想到华夏政府第十军居然在衡阳这里和日军第十一军的进攻部队打了四个星期还在继续坚持，而且，现在华夏政府第十军的补给全靠华夏和美丽国联合航空队的飞机进行空投。
此时的衡阳城已经变成了人间炼狱，整个战场上都是来不及清理的华夏军队和日军第十一军进攻部队士兵的尸体，而且随着时间的推移，双方阵亡官兵的尸体也是越堆越高，并在炎热的夏日里迅速的腐烂，发出了刺鼻的臭味，苍蝇、蚊子、蛆虫漫天遍地，在夏日短暂的暴雨过后，防御战壕里的水都到了齐腰深的地步，并且，战壕的里面还泡着不少阵亡官兵的尸体。
日军第十一军负责中路的进攻部队在衡阳的战斗开始之前，每个日军士兵的身上只背着一个星期到十天的口粮，此外再也没有其余的粮食供应。
但是，日军第十一军负责中路进攻的部队猛攻了衡阳这么多天的时间，却还是没有能够打下衡阳，日军第十一军负责中路进攻的部队中的官兵早就已经饿得没有粮食可吃了，衡阳城外池塘里的莲藕、鱼，田地中的地瓜、半熟的稻子都被日军第十一军中路部队中的官兵吃了下去，结果，这在日军第十一军进攻部队中引发了大面积的伤寒、疟疾和霍乱。
甚至，就连日军第十一军进攻部队在衡阳城外杨家坳设置的野战医院，日军第十一军进攻部队中的士兵却都畏惧地称这个野战医院为“地狱医院”。
因为，日军第十一军负责中路进攻的部队对衡阳城久攻不下，造成了大面积的各种疾病在日军第十一军进攻部队中开始流传，光是伤病员就死了四五千人，而且，由于日军野战医院中的卫生人员不够，根本就顾不上确认死亡官兵的姓名，尸体就只能放在医院外面任其烂掉。
日军第十一军进攻部队伤亡惨重，而防御衡阳城的华夏政府第十军的伤亡更是惨重，第十军因为兵力不足的问题，都已经是退到了第二线的防御阵地。
其中，预备第十师的三个团和师部直属部队的伤亡都高达百分之九十以上，第三师的三个团伤亡也达到了百分之七十以上，第一百九十师更是只剩下了四百人，第十军的军部直属部队也只剩下了五百人，第十军的搜索营、炮兵营、工兵营、特务营全都只剩下不足三分之一的兵力了。
这段时间内，在衡阳外围的华夏军队的增援部队第六十二军和第七十九军，有两次成功突击进入到了衡阳城中，有一次甚至还攻击到了日军第一百一十六师团的师团部，但由于华夏政府第六十二军和第七十九军之间缺乏协同作战的能力，相互之间没有在攻击中形成联动，错失了歼灭日军第一百一十六师团师团长岩永汪中将和解救华夏政府第十军的最佳时机。
日军第十一军的进攻部队在完成了第二次的补充后，很快又发起了第三次总攻，日军第十一军司令官横山勇中将甚至抽调了日军第五十八师团，过来接替日军第六十八师团的地五十七旅团，加强对衡阳城的攻击力度。
随着日军第十一军进攻部队对衡阳城的第三次总攻作战开始，日军第十一军的各进攻部队突然惊喜的发现在衡阳城内坚守的华夏政府第十军已经弹尽粮绝了，而且，之前第十军一直发挥着重要作用的迫击炮都已经打不出几发炮弹来了。
而此时负责在外围增援的华夏军队，也知道了第十军已经快坚持不了不少时间了，于是增援部队只能是开始使用人海战术对日军第四十师团防守的二十四公里的防御正面展开了持续不断的攻击。
不过现在的日军第四十师团也是已经杀红了眼，开始对发起人海冲锋战术的华夏军队大规模的施放芥子气，这让大规模冲锋的华夏政府第七十九军的官兵大面积的中毒。
可即使是这样，外围的华夏增援部队和日军第四十师团的阻击战斗打得依旧惨烈，并且，日军第十一军的进攻部队和华夏政府的军队以衡阳为中心的大规模混战已经形成。
八月六日的凌晨三点，日军第五十八师团的进攻部队终于在演武坪的华夏政府第十军部队守军官兵全体阵亡的情况下，突破了演武坪的防御阵地。
在中午的时候，日军第六十八师团的进攻部队攻入到了衡阳城中，华夏政府第十军在这边剩下的最后一位连长拼着最后一口气，连续将剩下的八发迫击炮弹全部打光，居然成功的炸死了刚刚攻入衡阳城中的日军第六十八师团第五十七旅团旅团长志摩源吉少将。
日军第十一军的进攻部队突入到衡阳城中后遭到华夏政府第十军剩余官兵的顽强阻击，为了加快推进的速度，日军第十一军的进攻部队又再次施放了大量的毒气弹。
八月七日，衡阳城已经成为了一片焦土，负责衡阳城防御的华夏政府第十军甚至都已经只剩下七千伤兵了。
当天傍晚的时候，日军第五十八师团的进攻部队已经将衡阳城横切为了两半，华夏政府第十军剩余的官兵已经是深陷重围腹背受敌了，而此时外围的华夏政府援军还是没有能够突破日军第十一军部队的阻击，衡阳城已经到了无法再坚持的地步了。