当此之时，美国派往中国战区担任战 区参谋长的史迪威将军，为争夺实际上的中国战区最高统帅权，进而支配、统治中国，不惜与蒋介石公开叫板争雄，并密电唆使罗斯福总统和一些政客，通过美国舆论向蒋使压，迫其就范，让蒋介石无条件交出中国军队的指挥大权。由于美国上层对蒋的施压和舆论对国民党军队的讥讽甚至诽谤，导致蒋介石与中国军队蒙受羞辱，国际地位大损，而“敌寇更恣意进攻，徒增我军民痛苦”。[10]在国势危于累卵的严峻时刻，衡阳之战的重要性就不只具有军事战略价值，更涉及政治及外交上的关键作用。如果衡阳防守能取得最后胜利，则政治外交将随之逆转；反之，将雪上加霜，后果不堪设想。7月20日，蒋介石在日记中写道：“……军事忧惶，未足言危，而对美外交之颓势，实为精神上最大之打击。但果能邀天之福，军事获胜，则外交危机，亦可转安，万事皆在于己之尽力耳。”[11]
衡阳之战不仅牵涉到中国一地之得失，而关乎华盛顿与尚在缅北指挥盟军攻击密支那日军的史迪威将军，更关乎整个远东战局与政治安稳。5天之后的7月25日，蒋介石取胜之心已变得极度迫切，不惜于暗夜中向天祈祷：“愿主赐我衡阳战事胜利，当在南岳顶峰建立大铁十字架一座以酬主恩也。”[12]纵观抗战八年，手握数百万大军的蒋委员长，经过了一次又一次劫难，但如此焦虑迫切之情，从未有过。令人万分遗憾的是，纵然他一日发出“十二道金牌”，援军仍无法打破日军的阻击线，衡阳解围仍是梦中之影。
孤军守战，势难支撑的第十军军长方先觉仍不断发出急电，力陈所部将士面临的困难与险境：“本军固守衡阳，将近月余，幸我官兵忠勇用命，前赴后继，得以保全，但其中可歌可泣之事实与悲惨壮烈之牺牲，令人不敢追忆！”又说：“自昨三十日晨起，敌人猛攻不止，其惨烈之战斗，又在重演。危机隐伏，可想而知，非我怕敌，非我叫苦，我决不出衡阳！但事实如此，未敢隐瞒，免误大局。”[13]
蒋介石在7月31日的日记中写道：“衡阳保卫战已一月有余，第十军官兵死伤已过十分之八，而衡阳屹立不撼。盖以衡阳之得失，其有关于国家之存亡，民族之荣辱者至大也。”[14]
8月1日，日本第十一军司令官横山勇中将，佩戴“天照皇大神宫”神符，携随员乘侦察机三架由长沙飞抵衡阳机场，亲自指挥日军步兵、炮兵等兵种相当于七个师团的兵力联合作战，企图一举攻下衡阳，击溃方先觉部。
8月2日，国民党增援部队按蒋的数次电令火速向衡阳推进，仍如携山搬家，无法突破日军封锁。无奈中，蒋介石动用飞机穿越敌人炮火向衡阳投下手谕，不许方先觉再发电请援，同时嘱其注意一死报国，内称：“我守衡官兵之牺牲与痛苦，以及迅速增援，早日解围之策励，无不心力交瘁，虽梦寐之间，不敢忽之。惟非常事业之成功，必须经非常之锻炼，而且必有非常之魔力，为之阻碍，以试炼其人之信心与决心之是否坚定与强固。此次衡阳得失，实为国家存亡攸关，决非普通之成败可比。自必经历不能想像之危险与牺牲，此等存亡大事，自有天命，惟必须吾人以不成功便成仁，惟有以死报国之决心以赴之，乃可有不惧一切，战胜魔力打破危险，完成最后胜利之大业，上帝必能保佑我衡阳守军最后之胜利与光荣。”[15]同时告之增援大军已“严督猛进”，严令第十军将士继续坚守勿退，力克敌军。
方先觉怀揣训令，苦苦支撑，艰难等待。几天过去，尽管心急如焚，望眼欲穿，仍是“上穷碧落下黄泉，两处茫茫皆不见” ，连一个援兵的影子也没看到。
8月4日晨，日军以重炮5门、野山炮50门和约五师团兵力向衡阳发起第三次也是最后一次总攻。按总指挥官横山勇的作战计划，预期可在一天之内，必下此城。但正如日本战史所述：“敌人之守将方先觉将军，为一号骁勇善战之虎将，其第十军之三个师，皆以必死之决心，负隅顽抗，寸土必守，其孤城奋战的精神，实令人敬仰。我第一日之全力猛攻，竟又被迫无效而终。亘四十余天之激战中，敌人尚无一卒向我投降，实为中日战争以来之珍闻，如非敌人在长期抗战中已逐步将游杂部队整编为正规军，则必系我军之两次挫败，使敌军坚定了必胜的信心！但我军之此次总攻，若不成功，将何以对陛下！何以见同胞！第十一军亦将永远沦为受人卑视的境遇。责任心荣誉感之所驱，全军将士犹如强攻旅顺要塞之乃木军（南按：指1904年日俄战争时期之日军），生死不顾，用肉体径向敌人之阵地硬拼。”[16]从这则记载可以看出，此时已杀红了眼的日军同样只能进不能退，遂决定孤注一掷，来一个鱼死网破的最后决战。
