9月20日当，日军平野支队自洞庭湖登陆后开始侧击国军汨罗江防线，正面日军第3、第4、第6师团和早渊支队在大量炮兵和航空兵的掩护下猛攻汨罗江南岸的守军第37军阵地，经过一日血战，第37军损失惨重，不得不退往麻峰咀继续抵抗，汨罗江南岸阵地失守。

同日，日军4个师团从原37军阵地逐次渡过汨罗江，左翼的守军第99军被迫后撤至三姐桥二线阵地。

薛岳没有想到，他寄予厚望的汨罗江防线