就在中南解放军准备分3路南下时，白崇禧也于9月10日在衡阳以武定字第2862号令颁布作战计划，确定了在衡阳、郴州地区集结有力兵团，诱歼衡阳以东之解放军，以达成持久作战之目的。
根据这一作战目的，白崇禧准备以第17兵团防守湘黔边境地区，以第103、第100军西调安江、泸溪归建，确保左翼安全；以第1兵团之第14、第71、第97军及第11兵团之第125军担任邵阳、衡阳公路及其以北地区的防御，迟滞解放军南进；集中第3、第10、第11兵团的5个军于衡阳至郴州地区，即以第7军位于衡阳，第48军位于耒阳，第58军位于衡阳以东之洙水西岸，第46军位于永兴，第56军位于郴州，准备歼击由攸县、茶陵地区西进的解放军第46、第18军；以第126军位于东安地区，任战役预备队。
为实施上述作战计划，白崇禧要求：凡参加衡阳、郴州地区作战的部队应于9月中旬前集结完毕；在衡阳、郴州间铁路和公路上控制大量列车、汽车，以利南北灵活转运兵力，迅速造成局部优势；衡阳机场应集中大量飞机，配合地面作战，摧毁解放军之优势炮兵，以弥补炮兵力量之不足；在粤汉路两侧地区空室清野，断绝解放军之补给，以利作战；在决战期间，担任守势方面的部队，应坚守阵地，以求主力会战胜利；编组突击队和“游击队”，深入解放军后方山区袭击解放军，策应主力作战。
白崇禧对这个作战计划寄予厚望，认为只要在衡、郴以东反击成功，即可遏止解放军的进攻，达到“持久作战”的目的，并可“挽回颓势、振奋人心，转移国际视听”，进而得到美国的援助。（引自军事科学院军事历史研究部编著：《中国人民解放军全国解放战争史》第5卷，军事科学出版社1997年8月版，第372～373页）