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11月8日，第4師團奉命脫離第11軍的作戰序列，由大本營直轄，準備在上海附近集結。11月18日，中國派遣軍命駐太原的獨立混成第9旅團開到武漢地區，受第11軍指揮。
12月3日，大本營陸軍部向中國派遣軍發出第575號命令：大本營為了帝國的自存自衛，建設大東亞新秩序，企圖在攻克南方主要地區的同時，迅速處理中國事變；中國派遣軍必須確保從岳陽至長沙下游的交通，以武漢三鎮和九江為根據地，加強對敵封鎖，竭力摧毀敵之抗戰能力，作戰地區大致在安慶、信陽、岳陽、南昌之間。
這樣，日軍第11軍主力便沒有被納入大本營南方作戰計劃之中，仍執行其原來的任務。
1941年12月8日，日軍偷襲美國在太平洋地區的海軍基地珍珠港，太平洋戰爭由此爆發。
同日，駐廣州的日軍第23軍正式向香港發起進攻。
同日，蔣介石令在長沙附近的暫編第2軍及第4軍開始南下，準備策應香港方面的英軍作戰。
12月10日，日軍第11軍召開各師團參謀長會議，研究下一步對第9戰區應採取的策略。在這次會上，阿南惟畿訓示其屬下說：由於南方作戰的開始，人們心中瀰漫著一種認為中國方面已成為次要戰場的想法，要特別以此為戒。在此時機，自始至終要採取積極手段，對重慶施加壓力，至少不能鬆懈，要整備進攻的態勢，進一步加強部隊的教育訓練。
12月12日，日軍第11軍得到了第9戰區部隊一部已開始南下的情報。參謀長木下勇得知這個情況後非常興奮，他認為這正是對第9戰區發動進攻的大好時機。理由很簡單，但又很站得住腳：牽制第9戰區部隊南下，策應第23軍及南方軍的作戰。
日軍進入衡洲
日軍進入衡洲城。
第二次長沙會戰結束後，第9戰區上下都進行了長時間的檢討，總結有關的經驗教訓。
11月17日，薛嶽在長沙召開戰區官兵代表會議，就有關訓練、作戰等問題做了指示。
前兩次作戰，日軍基本上都是長驅而入，隨後又全身而退。第9戰區的部隊雖然給了日軍以一定打擊，但相比之下，第9戰區部隊本身的傷亡更多，損失更為慘重。這讓薛嶽對日軍的作戰能力有了更為清醒的評估，同時，也加深了其對消滅對方有生力量重要性的認識。
另外，對於如何對日軍進行逐次抵抗，如何切斷其退路，怎樣選定決戰地區等問題，前兩次作戰處理得都不夠妥當，這也是薛嶽自第二次長沙會戰結束後一直在考慮的重點問題。
薛嶽認為，在敵我雙方軍事裝備和綜合作戰能力相差懸殊的情況下，一味採取硬打硬拼，“與陣地共存亡”的戰術，並不策略。那樣，往往會造成被動挨打的局面，併為日軍所包圍殲滅，只會付出無謂的犧牲。而為了誘敵深入採取直線後退也不是好辦法。因為，日軍的機械化部隊多，騎兵多，跑得快，第9戰區部隊在後退時，很容易被日軍追上；同時，部隊一旦直線後退，就很難再站穩腳跟，這樣，反而會衝亂己方後線陣地，從而造成一種不可收拾的潰退局面。
在經過長期反覆考慮後，薛嶽在這次會上提出了號稱“天爐戰法”的一整套作戰方案。對此，薛嶽在回憶第三次長沙會戰時曾這樣說道：
自第二次長沙會戰之後，最高統帥蔣公即親蒞南嶽，召集各軍、師長剴切訓示今後作戰方略；11月17日，餘復集全戰區官兵代表於長沙，舉行會議，諄諄囑以戰勝決於平時，故平時應視如戰時，操場應視如戰場。且本既往所得之經驗教訓，創“天爐戰法”。天爐戰者，為在預定之作戰地，構成縱深網形據點式陣地，配置必要之守備部隊，以伏擊、誘擊、側擊、截擊、尾擊、堵擊諸手段，逐次消耗敵力，挫其銳氣，然後於決戰地使用優越之兵力，施行反擊及反包圍，予敵以殲滅打擊。蓋為後退決戰方法，因敵之變化而變化之殲敵制勝新方略，如爐熔鐵，如火煉丹，故名。
具體來說，薛嶽“天爐戰法”的指導思想就是：當日軍發起進攻時，第9戰區的部隊在儲存自己的情況下，節節抵抗，節節後退，儘量地拖累和疲耗敵人，達到這一目的後，便自動向斜側後方山地撤退（不是直線撤退），繞到敵人的包圍線外面去，從更大的層面上形成對日軍的反包圍，砌成兩面“天爐之壁”。同時，在中間地帶，徹底地破壞交通道路，空室清野，誘敵至決戰區域，而斷其後路，從四面八方構成一個天然“熔爐”，最後將包圍之敵予以殲滅。
當年
