中路军亦于9月30日奔袭永丰地区之敌第71军等部，至10月3日，解放军先后突破敌第一线阵地，但受地形限制，部队动作迟缓，仅歼敌约1个团，敌主力西撤至界岭及其以南地区。白崇禧发觉解放军进击衡、宝地区后，即将其第7军沿衡宝公路西调，随后又将其耒阳、乐昌地区之第48、第46军4个师相继北调，企图集中主力乘机打击解放军突出部队，以夺取局部主动。敌开始以第48军1个师、第71军两个师为第一梯队，第7军主力为第二梯队企图打击解放军由永丰南下的第41军，当敌数次攻击被解放军击退后，又将主力东调，企图打击解放军从金田向渣江地区前进的第40军。敌以两个师进到渣江以南阻解放军前进，以5个师的兵力，由第11兵团司令鲁道源指挥向解放军攻击。并将第126军、第97军各1个师西调武冈、常宁，企图阻解放军右路兵团东进。这一新的情况，给解放军在湘南地区寻歼白崇禧主力造成了有利战机，故决定集中优势兵力于衡宝地区与敌主力决战。但为避免第一线部队因分散和过于突出而遭敌人袭击，以及准备诱敌北进，予以聚歼，于10月5El上午令各部队暂停前进，立即着手集中兵力，调整部署，查明情况；同时还令西路军由会同、黔阳东进至宝庆、祁阳地区参战。第二野战军第18军奉命越过粤汉路向常宁、祁阳挺进，阻止敌人渡过湘江。第46军奉命向耒阳迫近，从右侧钳制敌人。第二野战军第5兵团第16、第17军向渣江地区前进，准备参战。
　　解放军第45军先头第135师在前进途中，未接到10月5日停止前进的命令，仍继续向前挺进，至当日夜于金兰、东江之间乘隙越过衡宝公路插入敌后，进至沙坪、灵官殿地区。解放军抓住这一有利情况，一面命令第135师占据有利地形，控制要点，构成环形防御，准备抗击敌人进攻，当敌人退却时，坚决堵击敌人以争取时间；一面命令正面各部队做好攻击准备，待命发起攻击。敌发现解放军第135师对其整个部署构成了严重威胁，乃于6日集中4个多师的兵力连续进行猛烈攻击，企图一举围歼，但均被解放军第135师击退。这时，解放军西路军已进占芷江、安江、洪江，截断了散西窜入黔的通路，东路军也已多路攻入粤北，敌之。湘粤联合防线”已被解放军从左右两翼突破。目睹此情，白崇禧感到在衡宝线上与我决战于己不利，遂于7日零时下令全线撤退。
　　10月7日5时，解放军发觉敌人退逃后，当即组织正面5个军、13个师实施全线追歼，并令第135师在敌人退逃路上占领要点堵击、侧击、迟滞南逃之敌；令西路军迅速东进，占领武冈、黄金桥一线，截击西窜之敌；令第46军向衡阳、耒阳急进；令第18军向常宁、祁阳方向兼程前进，截击南退之敌。敌主力第7军、第48军等部4个师在135师英勇顽强堵击和侧击下，被迟滞了一天之久，从而使解放军尾追、平行追击的各部队于8日拂晓前在湘桂路北之牛头江、石桥铺、灵官殿一线追上退却之敌。9日拂晓，解放军第135师进行反击，占领了黄土铺西侧、官家咀一带阵地，堵住了敌人南窜的通道。此时，解放军担任左右两翼迂回的第40、第41军主力也分别插到白地市及其东北地区和文明铺及其西北地区，切断了敌西窜、南逃的通路；至9日晚，与北面之第45、第49军主力完成了对敌人的合围。在解放军合围之际，除敌第138师师部带一个团乘隙南逃外，其余全部被包围于祁阳以北之五峰山地区。这时，敌第11兵团等部曾一度停止南撤，企图回援被围之敌，后见形势不利，未敢北进。9日夜，敌7军军部被解放军第135师击溃，敌军失去指挥，内部混乱。10日，解放军集中第40、第41、第45、第49军等4个军共13个师的兵力，对被围之敌发起总攻，从北、东、西三面展开有重点地向心攻击，并集中3个师由北向南实施主要突击，一举突破敌第176师的防御，乘胜向敌纵深穿插分割、围歼敌人。经两昼夜激战，至11日下午，将被围之敌白崇禧主力第7军军部及第171、第172师和第48军之第138、第176师等部共两万余人全部歼灭。
　　解放军东进之西路军，亦于9日攻占武冈及其以北地区，歼敌第63师3000余人。宝庆守敌第14军第62师率4个团于9日弃城西逃。10日被解放军西路军一部在石下江地区截击，此时解放军各路追击部队亦相继赶到，将敌包围，13日将其歼灭，并迫敌新编第8军独立第1师在石下江以西地区投降。敌人其余部队迅速向广西境内撤退。与此同时，解放军西进的第46军于8日占领衡阳。耒阳，歼敌3000余人。第46军一部兵力继续西进，攻占了衡阳至祁之间湘桂路两侧地区。第二野战军之第18军亦先后解放郴县、桂阳、常宁等城镇，该军于湘南稍事休整后，仍归属第二野战军建制。正在开进中的第5兵团，也改向湘西开进，准备参加湘鄂西和入川解放西南的作战。解放军第47军主力击退宋希濂第122军的东犯，乘胜解放了大庸、桑植地区，歼敌9000余人，有力地保障了衡宝地区解放军翼侧的安全，掩护了第二野战军主力向湘西区的开进和集结。
　　此时，蒋桂系残敌已退入广西境内，为了不使敌人逃跑，保障解放军实行战略迂回，西路军和东路军适时前出于敌后，截断敌人西窜、南逃的退路，中路军在衡宝以南地区停止前进。