對于第十軍最后的繳械，歷來讓后世的人們爭論不已，畢竟，中國人有一種寧為玉碎，不為瓦全的骨氣，但是在眾多的指責之后，卻又不得不面對當時慘烈的實情。第十軍已經到了山窮水盡的地步，所有的防御工事被敵摧毀，彈盡援絕，已然是防無可防了，便是死撐下來也不過是被敵人全部消滅；而面對六千多的傷兵，突圍已然無望。而后來事實證明，方先覺軍長向日本人提出了三條要求，其一是保證生存官兵的安全，并讓他們休息。其二，收容傷患予以治療，并鄭重埋葬陣亡官兵。其三，守城官兵絕不離開衡陽城。正是這些條件，才使得受難的官兵兩千余及傷患官兵七千余，免除了被敵人屠殺的命運。

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日軍在攻下衡陽之后，為了攻占廣西，新成立了一個第六方面軍，并以岡村寧次為司令官，出動日軍第十一軍六個師團又一個旅團，在四月二十九日開始，由衡陽沿湘桂鐵路向廣西方向攻擊；又以日軍第二十三軍兩個師團、一個旅團，于九月六日，由廣東清遠，沿西江向廣西梧州進攻；另外還有一個旅團從廣東遂溪向廣西容縣進攻。并有兩個飛行團和艦隊相助，共約十六萬人。

而在廣西迎敵的是第四戰區司令長官張發奎所指揮的二十萬國軍，桂柳會戰拉開了序幕。

九月十四日，日軍第十一軍攻占全州；九月二十二日，日軍第二十三軍攻陷梧州。到十月十一日，日軍又攻占了平南、丹竹和桂平、蒙圩等地。十月二十一日，國軍曾實施對桂平、蒙圩等地的日軍進行反擊，但是效果不大，打到十月二十八日，國軍停止反擊，退守武宣。與此同時，日軍第十一軍突破了桂林外圍的防御線，于十一月四日進至桂林的市郊，并有一部向柳州而去。桂林攻防戰正式打響。

十一月七日，第四戰區將三方面軍編組為左、中、右兵團，集中兵力保衛桂、柳。十一月九日，日軍第四十、第五十八、第三十七師團和第三十四師團一部，向桂林城發起總攻。同日，日軍第二十三軍第一零四師團、第十一軍第三、第十三師團突破**兵團的防御陣地,攻向柳州。十一月十一日，防守桂林城區的國軍第三十一軍大部犧牲，小部分只有七千殘兵突出重圍，桂林陷落；堅守柳州城區的國軍第二十六軍傷亡過半，奉命撤離，柳州失守。隨后，日軍第三、第十三師團沿黔桂鐵路向西北往貴州方向進攻；日軍第二十三軍沿柳邕公路向西南進攻，十一月二十四日攻占南寧。

桂柳會戰堪稱是日軍及國民政府軍公認抗日戰爭里最兇猛慘烈戰役之一，特別是桂林攻防戰，在日軍參謀本部的匯報中，日軍在十天戰事陣亡一萬七千名士兵，大佐九名全部陣亡，而三十名中佐僅有四名存活，漓江水面血紅，國軍與日軍雙方的浮尸長達五公里。在日軍一名陣亡中佐殘存日記，以顫抖筆觸寫道：從南京天堂掉到地獄！

十二月十日，日軍基本打通了計劃中的大陸交通線，而國軍已然是潰敗千里。

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雖然在戰術上日軍贏得了慘勝，奪占了數座城市，卻也因為抽調日本大阪、太平洋的五十萬以上駐軍至中國，陷入泥淖中。豫湘桂會戰其實是日軍的一個戰略失敗，也正是這場從四月開始打到年底的系列作戰，客觀上導致了其在太平洋戰場上的失敗。

而對于中國軍隊來說，桂系軍在**嫡系私心拒絕支持重兵器苦境下，單憑輕兵器竟能締造日軍侵華作戰平均單日日軍最高戰亡兵數，可圈可點，青史留名。

此時，二戰已近尾聲，在盟國歐洲方面同一時期里，蘇聯正在白俄羅斯對德軍展開殲滅戰，而英美聯軍也在法國的諾曼底實施登陸，相比較而，中國戰區國軍的敗潰，已然成了世界的笑柄。分析原因，軍委會的戰略指導失誤首當其沖。雖然軍委會對于日軍的主攻方向大致知悉，但終因為要支持遠征軍的滇緬作戰，其主力和預備隊配置很不適當。軍委會的人還在錯誤地估計日方不會全力進攻，也不會永久占據所得之城，就象當初打常德一樣，所以才致使豫、湘、桂大片的國土輪喪，空軍基地、場站被毀。

日軍盡管達成了作戰企圖，卻不能、也沒有力量保障大陸交通線的暢通無阻，所以根本不能阻擋美國戰機對日本本土的空襲，由于兵力過于分散，反而為中國軍隊的反攻提供了條件。只是，過于保守的國民政府軍事委員會，卻沒有很好的抓住這個戰機。