针对解围部队，日军第二三四联队面向西南占领了一系列阵地，其中以鸡窝山阵地最为险要。
鸡窝山距衡阳仅有十公里，登山顶即可望见衡阳，它也是衡阳西郊连绵山地中海拔最高的一座山头。鸡窝山的山脚下就是通往衡阳的公路，公路朝中国军队的一方是一片开阔地，易守难攻。
在常德会战中，五十八师的王慕羡乘漆家河守敌不备，率一连兵力围歼了在房子内休息的日军一个中队，因此七十四军军部曾授以“全军模范连”的称号。这次该连被作为尖兵连，担任攻击鸡窝山的尖刀部队，连长王慕羡当即立下军令状，并交代他一旦战死，便由第一排排长代理他的连长职务。
以炮火为掩护，五十八师从黄昏开始向鸡窝山主峰发起攻击。王慕羡手擎国旗，准备发起冲锋，不幸中弹牺牲。代理连长继续指挥冲锋，经过前仆后继的攻击，日军被迫撤至反斜面。
战斗进行到第二天，五十八师投入的一个主攻营即伤亡近半，两名连长一死一伤。第三天拂晓，一架低空盘旋的日机向中方阵地进行对空射击，尔后因为惧怕盟军飞机的反击，急于返回，结果慌慌张张投下的两颗炸弹都落到了日军自己的阵地上。五十八师乘机全力冲杀，向敌军阵地投去大量手榴弹。
抗战后期的中国军队出现了严重的兵员补充危机。部队补充与调拨的兵员，多半来自于师、团管区的壮丁。当时名为征兵制加募兵制，但实际上就是抓兵制，也就是俗称的“抓壮丁”。抓来的壮丁大多并不符合入伍条件，他们的身体往往不够壮实，吃不了苦也不愿意吃苦。同时因为前线频频告急，时间紧迫，稍作训练就得开往前线。这样造成的后果，就是多数新兵不会使用枪炮，甚至有的军官都不会射击、劈刺，当然也教不了自己的士兵。
七十四军在被定为攻击军后，就在后方贵州有专门配属的师管区、团管区，负责为七十四军招兵买马编练新兵。横向比较，七十四军的新兵质量可能要比其他部队好些，但很多问题也不可避免地存在着。这时候让新兵发挥作用的一个有效办法，就是教他们投掷手榴弹。
一名军官在给新兵做精神讲话时，这样给毫无军事基础和战斗经验的新兵们打气：“我们非常需要你们，你们虽然都没有打过仗，不会投手榴弹，但是没有关系，我们会马上把你们教会。”
相对于射击、劈刺，投手榴弹确实最简单。只须几名老兵，就可以在短时间内讲清楚手榴弹的投掷法。至于投掷时的实际水平如何，不讲究，你能投的远一些最好，稍近点也可以原谅，总之，短兵相接时，“只要投出去的手榴弹爆炸，敌人一定会死！”
暴风雨一般的手榴弹投过去，霎时间，炸得日军阵地一片火海，敌兵死伤累累，不得不向后溃逃。8月2日，五十八师收复了鸡窝山主峰。
在其余高地，中日两军也展开了激烈争夺。8月4日晨，五十一师随军部也到达前线。军属炮兵营的十二门山炮迅速放列阵地，对鸡窝山东面的一〇六六高地实施猛烈轰击，山头上的日军被轰得躲在掩体内不敢伸头。
五十一师、五十八师立即抓住战机，像猛虎一样向山头发起冲锋，日军丢下山头，不支撤退。打扫战场时，发现被打死的很多日本兵也很年轻，应该都是从本土征集的新兵。因为来不及把尸体运走，每个尸体都被砍掉了一只手——日军将在这只手的旁边写上阵亡者的姓名，然后送回日本后交给他们的家属作为阵亡的证据。
在七十四军的激励下，第一百军也连续攻下了牙鹰岭等高地。鸡窝山一线的被动局面，让日军第二三四联队长户田义直大佐如坐针毡。
战斗越深入，越能凸显王牌部队的价值。日军投入衡阳战场的兵员，大部分都是去年参加常德会战以及长衡会战开始以来连续作战剩下的老兵，具有相当的作战经验。
可是第七十四军也是战斗经验丰富的老部队，尤其五十一师、五十八师跟在常德战后整补的五十七师不同，部队里老兵较多，基层军官多为从黄埔军校毕业的学生。通过战场上的反复较量，这些部队的官兵对日军的编制、装备、战术，指挥以及习惯打法，都有一定的了解。
七十四军也摸到了日军在作战上的一个基本特点，即“欺软怕硬”，说白了，就是日军非常害怕和第七十四军这样常打硬仗的部队作战。对他们而言，如果能常跟杂牌部队或战斗力不强的一般“中央军”打对手仗，才是最惬意最放松的。
现前的情况是没有那么好的事，七十四军就逼在门口，让你想高悬免战牌都不能。情急之下，户田联队长索性亲自举起联队军旗，率后方部队进入阵地据守。
日军第四十师团长青木成一中将深感本师团尤其是第二三四联队情况严重，因此向第十一军司令部提出了增援的请求，但未能获得横山勇的同意。与第四十师团邻近的日军第十三师团长赤鹿理中将看在眼里，知道第四十师团已处于危急状态，遂表示他愿意拔刀相助，派出部队前去援救，横山勇的答复只有一句话：“全力进攻衡阳！”
横山勇并不是不知道户田有多惨。据说在那些天里，这位军司令官每天上下午都会登上司令部附近的高地，对鸡窝山方面的战况进行观察，其间还对专属副官说：“看来，户田部队仍在进行相当激烈的战斗啊！”
横山勇倒不光是关注户田的境遇，他还生怕户田顶不住，让七十四军突破进来。不过为了能够集中兵力，彻底攻克衡阳，他还是选择了弃卒保车，始终不肯分兵对户田进行增援。