“七七事变”以后，日军在中华大地上长驱直入，短短半年之内，中国的东部地区就相继沦陷，国民政府携带着大量的人口和产业西撤。
1938年，中日双方总计投入130余万军队，围绕着武汉进行了殊死较量，虽然这场长达4个多月的战斗并没有保住武汉，但是极大地消耗了日军的有生力量，也为大批工厂的西撤争取了足够的时间。
武汉会战结束后，抗日战争进入到了相持阶段，国民党中央撤到了川渝地区，而日本方面，由于征召训练国内的适龄青年还需要时间，加上国共双方派驻到敌后的大批游击队让日军顾此失彼，所以拉伸到极致的日军不得不停留了下来，暂缓攻势。
此时，日军想要进攻大西南，有三条路线可以选择：
最直接的就是沿着长江向上游进攻，但是长江从武汉往上就是三峡，地形陡峭，水流速度也很快，并且国民党已经在长江沿线修建了大量的防御工事，想要沿着这一路攻上去只能借助海军的船只，虽然长江的通航条件非常好，但是没有陆军的配合，单凭军舰根本无法打进重庆。
另一条路就是打通关中，经过汉中盆地，沿着古蜀道翻越秦岭进入四川盆地，但是这一路崇山峻岭不说，八路军在占领区已经在开展游击战，华北日军后方不稳，加上胡宗南在陕西也有二十万大军，况且路途遥远，国军可以节节抵抗，日军的兵力并不足以支撑这么大的动作。
最后一条路就是绕道长沙，湖南北部的地势相对平坦，陆军大部队的通行条件相对较好，而且可以切断川渝地区与两广之间的联系，如果攻势成功，一方面可以包抄重庆，另一方面可以切断云南方向中国与外国的联系。
由此看来，对当时侵华日军来说，想要打败安置在重庆的国民政府，就得从长沙这一路想办法了。
很快，日军就开始了行动，占领武汉之后，日军大本营从全国抽调了7个师团组成了第十一军，其中包含第3、第6、第9、第13、第16这五个甲种师团。并且在漫长的战争中，第十一军成为了侵华日军手中唯一的机动作战力量，士兵训练有素，装备精良，是一支劲旅。
当然，国民政府也不会坐以待毙，坐镇长沙的正是国军名将薛岳，第九战区的司令官虽然是陈诚，但是具体的作战却是由薛岳代理。
摆在薛岳面前的局面并不好看。日军已经集结了十余万准备进攻长沙，第九战区虽然下辖接近四十万人，但是自开战以来国军就是连战连败，士气低迷，并且部队中很大一部分是刚补充进去的新兵，训练不足，装备也比较落后。
不过整体态势上还是对国军有利，日军自占领武汉之后，作战环境发生了变化，与国军在南方地区交战都存在地形上的劣势，国军作为防守方，早早地占据了有利地形，据险而守，誓死抵抗。
薛岳亲临前线，考察了前线地区的地形，并亲自制定了一套防守作战方案，称其为“天炉战法”。
所谓的天炉战法，是一种典型的防守反击战术，将兵力呈网点状地分散驻守在各处战略要点，当日军进攻的时候，利用各个节点的部队，层层阻击，当防守的部队支撑不住的时候，允许部队从日军进攻方向的两侧撤到后方修整，最大限度地削弱进攻日军的兵力和士气，同时最大限度地保存自己的实力。
吊住日军，既要让日军觉得自己只要再打下去国军就会崩溃，保持着进攻的势头，又不能让国军的损失过于惨重。最后，等到日军快要精疲力尽的时候，再将他们引到决战地带，集结优势兵力进行围歼。
第九战区是可以满足这样的作战要求的，而从岳阳一路往南，150多公里的铁路沿线，一共有4条河流可以作为防御的依托，有效阻击日军。
此时的日本内部，关于“南进”还是“北进”的战略分歧终于有了分晓，1939年5月，日军在诺门坎地区主动对苏联挑起战端，苏联派出朱可夫组织反击，仅仅两个多月之后，日军就在苏军的优势兵力和优势火力下损失惨重，不得不向苏联请求和谈，而苏联也因为瓜分波兰而无暇顾及远东事宜，于是双方草草停战。
诺门坎战败之后，日本的“北进”战略彻底破产，便专心于侵华战争，加快对中国的侵略进程，作为第11军司令官的冈村宁次开始筹备对长沙的攻势。
1939年八月份，薛岳发现日军出现了不同寻常的举动：铁路运输的频次增加，车站附近进行军事管制，禁止中国人靠近，无线电频道的战场通讯信号多了起来，武汉附近的沦陷区开始大规模地征召中国民夫。按照以往的经验，日军的这些动向一般都是战役前的准备工作，薛岳明白，日军即将主动发起一场大规模作战，而纵观中国上下，目标只能是自己。
9月中旬，冈村宁次指挥着10多万日军，使用“分进合击”、“长驱直入”的战法，从鄂南、赣北、湘北三个方向展开了进攻。
薛岳早就做好了相应的防御部署，他将国军的5个集团军布置成五道防线，第15集团军在新墙河两岸构筑阵地，防御岳阳方向；第27集团军部署在平江以北，在九岭、南江桥一带构筑阵地，防御通城方向；第30集团军在渣津、修水一带，防御赣北武宁方向上的日军。这三个集团军总计超过15万人，分三路抵挡日军的主要进攻。此外，还有部署在奉新以西的第一集团军，沿着溪李——莲花上——罗坊——会埠一线自东向西展开，防守进出九岭山的必经之路，第19集团军部署在南昌的外围，驻守在清江地区。
最后，薛岳还将总计15个师的国军作为战区的总预备队，部署在距离前线不远的地区，准备随时支援作战。
9月14日晚上，赣北的日军正式向国军发动进攻，第一次长沙战役正式打响。
中日双方总计投入约40万的部队，分为三个战团，在鄂南、湘北、赣北展开了激烈的战斗，正如薛岳所设想的那样，国军并没有拘泥于拼死防守，而是根据日军的进攻形势，占据着有利地形，最大限度地杀伤日军，同时派出部队骚扰、威胁、侧击日军的后方和侧方。
果然，在战役进行了半个月之后，前线的日军战损惊人，后勤补给也因为国军的骚扰而出现了问题，冈村宁次只好在9月底下令部队撤退，撤出了已经占领的地区。
日军撤退的时候，国军也展开了追击，但是日军尚未陷入崩溃，所以追击的战果也不是很大，到10月15日，日军完成后撤，交战双方恢复到了战前的态势。
第一次长沙会战以国军的防守胜利告终，经过一个月的作战，日军伤亡达2万余人，而国军的伤亡是3万多，战损比接近1:1.5，相较于淞沪会战时期的1:6.这个战绩足以振奋人心。
这次会战中，最激烈的是湘北的作战。
第15集团军下辖两个军，第52军驻扎在新墙河沿线，第37军驻防在汨罗江一线，而负责正面进攻的，正是参与南京大屠杀，在中国的土地上犯下滔天罪行的第6师团。
9月18日，日军第6师团和奈良支队总计三万余人对新墙河防线展开了进攻，守卫的52军奋起反击，双方僵持不下。到了23日，在飞机大炮的掩护下，日军甚至使用了化学武器，强渡新墙河。也是在同一天，负责迂回的上村支队分别在洞庭湖南岸和汨罗江口登陆，国军猝不及防，侧后方的阵地被这支孤军突破。
25日，52军南撤到汨罗江南岸组织防御，日军第6师团、奈良支队跟进，逼近汨罗江北岸，一部分日军化装成难民，渡过汨罗江之后占领了新市。上村支队一直在直线作战，与第70军围绕归义展开了激烈的战斗，归义一度失守，不过又被国军夺了回来。
大队日军对汨罗江的防守阵地展开了进攻，激战数天，但是依然没有突破中国军队的阵地。与此同时，第33师团被堵在了南部的山区，寸步不进，冈村宁次派出这些部队本来是打算围歼第15集团军，但是现在主力突破无望，负责包抄后路的第33师团也陷入了国军的围堵之中，便放弃了这个打算。
此时，薛岳已经知道决战的时机就要来了，下令第九战区司令部重新调整了湘北的军事部署，除了负责正面防守、正在作战的部队以外，用6个师在长沙以东的地区布置了一个口袋阵，两个军在战线以南布防，以防备日军突然南下，抽调更多的部队加紧对第33师团的进攻。
到28日，日军已经彻底放弃了在湘北正面突破的想法，奈良支队开始向平江进行迂回，第6师团和上村支队沿着汨罗江畔开始南进，准备接应被围困的33师团。
国军迅速做出反应，这些接应的部队进行伏击，上村支队就在栗桥一带陷入了第77师的伏击圈，而第6师团和奈良支队都有不同程度的损失。
第一次长沙会战，薛岳还是在指挥上出现了失误。冈村宁次本身没有攻占长沙的计划，第11集团军这次作战时为了歼灭第九战区的有生力量，在发现部队受阻，歼敌计划已经破产的时候，冈村宁次就下达了撤退命令，之后日军的调动，不再是进攻国军的阵线，而是接应被围困的日军部队。
当前线的日军出现了撤退的迹象后，薛岳迟迟没有作出反应，他预计的决战地点是长沙城下，并专门为日军准备了一个口袋阵，但是这些都没有起到作用。
10月1日，冈村宁次下令撤军，第15集团军的代总司令关麟征发现了日军撤退的迹象，他立即向薛岳报告，但薛岳对这个极为关键的情报却将信将疑，直到三天之后，随着汨罗江沿线丢失的阵地逐渐被收复，他才断定日军是真的在撤退。
但这时，再组织追击已经为时已晚，虽然他下令国军“以现在态势立向当面之敌猛烈追击，务于崇阳、岳阳以南地区捕捉之”、“对敌之收容部队，可派一部监视、扫荡之，主力力行超越追击”，日军趁着薛岳没有反应过来，早就撤到了汨罗江以北，等到15日的时候，双方又恢复到战役之前的态势。
第一次长沙会战可以视为薛岳“天炉战法”的一次小试牛刀，这个战法真正大放异彩，是在第二次和第三次长沙会战。
1941年，日军有筹备起对从长沙的攻势，这次薛岳也迎来了自己的新对手，冈村宁次升职，第11集团军的司令官一职由阿南惟几接任。国际形势的新变化使得日本决定尽快解决中国问题。
9月7日，日军从湘北对国军的阵地展开了进攻，并在9月28日突破国军的防线进入长沙，与防守的国军展开巷战。
也就是这个时候，日军的攻势到达了顶点，由于战线拉的太长，消耗非常大，而后方的国军还在不断对日军的进攻部队进行骚扰，而其他战区也开始了对日军的进攻，特别是第六战区，向宜昌进攻，歼灭日军7000余人，迫使进攻长沙的日军回援。
这次会战薛岳及时发现了日军在后撤，下令沿线的日军进行阻击，对日军造成了大量的杀伤，取得了辉煌的战果。到10月9日，双方恢复了战前的态势，第二次长沙会战结束。
这次会战使得日本陷入前所未有的窘迫之中，近卫文磨内阁并因此而垮台。日本的国际威望也一落千丈，英国《泰晤士报》借机讽刺日本“抄袭华军的钳形战术，结果为华军的钳形战术所击破”。
第三次长沙会战发生在第二次长沙会战结束后不久，珍珠港事变爆发之后，日本正式向英国和美国宣战，进攻两广地区，特别是香港，虽然日军已经攻占了广州，但是国民政府一直依靠英国控制下的香港，获得国外的支援，因为在与英国开战之后，日军立马就对香港进行了占领，并大肆攻占东南沿海地区，准备彻底封锁中国的物资流入。
为了牵制第九战区的军队，日本大本营要求阿南惟几迅速展开对长沙的新一轮攻势，此时第11集团军还没有从上次会战中恢复过来，仅仅能出动6万余人的部队，而第九战区一共有30万军队。
和前两次一样，日军前期进展顺利，阿南惟几也对国军产生了轻视的想法，决定进攻长沙，但是薛岳早就在这里做好了布置，长沙久攻不下，日军精疲力竭之后，遭到了国军的合围。
弹尽粮绝的日军顿时陷入了绝望之中，最终，在连续不断飞机的支援下，日军找到了国军合围不严密的地方，只有阿南惟几带着一部分日军突出了重围，其他的都被国军歼灭。
三次长沙会战，薛岳率领第九战区对日军造成超过十万的伤亡，极大地振奋了中国的抗日信心，蒋介石亲自下令嘉奖，授予他青天白日勋章。
但是天炉战法也不是没有缺点。
天炉战法说到底只是一种被动的防御作战，想要取得很好的战绩，不仅要提前做好布置，还要保持绝对的优势兵力，最为关键的是，防守方的指挥官需要准确地预判到敌军攻势的顶点，并在进攻顶点进行坚决阻击，同时侧翼的部队迅速包抄过来，对敌人发动决战。
这种战法算不上有多高明，三次长沙会战能够重创日军，最大原因还是日军用于进攻的兵力太少，第十一军只有十多万人，而第九战区则有四十多万，地利和人和都不再日军那边，所以遭受重创也不奇怪。而等到第四次长沙会战，日军集结二十多万人进攻，薛岳同样使用天炉战法，却遭受惨败，长沙也被日军攻占。