此时站在蒋介石一边的侍从室第六组组长兼军统局帮办唐纵，在当天的日记中记载，六组首接方先觉来电，“读后不禁暗然神伤，热泪夺眶！查衡阳自六月二十六日敌军迫城至本月八日止，达四十四天，我援军始终不能攻达衡城，致守城士兵全军玉碎，痛叹无已！”

另据《总统蒋公大事长编初稿》记述：

迄黄昏时据空军侦察回报：“城西北角似有战事，其他符号则仍指向西南，表示敌正进攻中云。”公于研判后自记曰：“综核各报，城北一部虽被敌攻破，但其范围未曾扩大，尚非绝望之局，只有督促援军，明日能如期急进，以势论之，此次战车之参战，应可如期成功也。”是夜公起床祷告凡三次几未入眠也。

八月八日，公以衡阳会战守军苦斗至此历时凡四十七昼夜，故于凌晨四时即起默祷能转危为安。至五时犹得衡阳电讯，拒十五分钟之后电讯中断，自此即绝不复通矣！旋于十时许犹接空军侦察报告：“衡阳城内已不见人迹。”于是乃确知衡阳已陷矣。公因自记所感曰：“悲痛之切实为从来所未有也。”

衡阳攻守战，国民党第十军以1.7万人的劣势兵力，与11万日军相抗，坚守孤城47天，在仅2平方公里的战场上，数度肉搏，以死伤1.5万人，亡7000余人，军长方先觉以下参谋长、四师长被俘的代价，致敌死伤7万余众，其中4.8万人被击毙，日军六十八师团师团长佐久间中将于此役被击毙，五十七旅团长吉摩源吉少将，被迫击炮弹自腹部贯穿而亡。

衡阳之战，是中国抗战史上最惨烈的拉剧战，尽管打出了第十军全军覆没的悲剧，衡阳最终失手，但同样打出了中国军队在抗日战争中防御作战独一无二的巅峰，也是少有的在一次战役中，日军伤亡人数大大高于中方的一次大战，如此大小悬殊的比率，在世界战争史上极为罕见。日本战史把此次战役称为“中日八年作战中，唯一苦难而值得纪念的攻城之战”，其“牺牲之大，令人惊骇。”

也正是由于此次衡阳久攻不下与官兵伤亡惨重，引起日本军政两界及社会舆论对东条英机内阁的痛责。在群起声讨中，东条内阁于7月18日倒台散架。纵观抗战八年，真正血火交织的死打硬拼之战，自淞沪始，以衡阳终，其间不过数场而已。

日军大本营对攻占衡阳“如释重负，对尔后之作战，则一面规诫横山加强整补，勿再急进，一面考虑于中秋节前后，再向次一目标——桂林——发动攻击，并立即以新兵十万，拨补予第十一军”。

随着战略中心衡阳陷落，湖湘一线的国军全面崩溃，导致广西失去了重要屏障。日军趁机调集优势兵力，与西南战区的日军遥相呼应，南北夹击，在很短的时间内，南线军事重镇桂林、柳州、南宁以及广东、福建部分军事要塞相继失陷，中国军队损失兵力60余万。

此后不久，日本中国派遣军和驻东南亚的南方军，在广西南部胜利会师，从而打通了中国内地通往越南的大陆交通运输动脉，完成了日军大本营拟订的“一号作战计划”。

这一战略计划的成功，极大地鼓舞了日军士气和野心，认为：“一号作战的显赫成果，可以说是使当时陷于凄惨不利战局中的日本，微微见到一线光明。”