El 20 de junio, el ejército japonés emitió un despliegue de combate para atacar Hengyang. El mismo día, el Gobierno Nacionalista Chino también emitió despliegues de combate para defender Hengyang al 10º Ejército del Ejército que custodiaba Hengyang.
El 22 de junio, aviones japoneses bombardearon la ciudad de Hengyang por primera vez, provocando incendios en zonas urbanas a ambos lados del río Xiangjiang.
A las 8 de la tarde del 22 de junio, la 68.ª División japonesa, que se movía hacia el sur a lo largo de la orilla este del río Xiangjiang desde Zhuzhou y Lukou, llegó a Quanxi, en los suburbios del este de la ciudad de Hengyang. El 568.º Regimiento de la 190.ª División del 10.º Ejército El pequeño número de tropas de seguridad estacionadas por el batallón en la orilla este del río Leishui intercambiaron disparos con el ejército japonés y comenzó la Guerra de Defensa Antijaponesa en Hengyang.
El 23 de junio, la 68.ª División japonesa intentó cruzar por la fuerza el río Lei, pero fue repelida por los defensores.
En la noche del 25 de junio, el ejército japonés capturó Wuma Guicao y el aeropuerto. El 596.º Regimiento de los defensores contraatacó y recapturó el aeropuerto. Al día siguiente, el aeropuerto se perdió.
El 26 de junio, el ejército japonés ocupó el aeropuerto en la orilla este del río Xiangjiang, al este de la ciudad de Hengyang, y se desvió hacia el sur de Hengyang, cortando la ruta de retirada de los defensores de Hengyang. y formó un asedio de Hengyang desde el oeste y suroeste de Hengyang.
El 27 de junio, las tropas japonesas que cruzaron el río Xiangjiang atacaron ferozmente, llegaron a Oujiading y Huangchaling y atacaron las posiciones principales de Tingbingshan, Gaoling y Jiangxi Guild Hall.
El 28 de junio, el ejército japonés intentó rodear Hengyang y lanzó el primer ataque general. Como campo de batalla frontal, los combates fueron más intensos en el sur de la ciudad. Los dos bandos compitieron por las Tierras Altas de Zhangjiashan más de 20 veces en varios días, y la posición todavía estaba controlada por el Ejército Nacional. Todos los defensores de las fortalezas de Tending Mountain y Kaoling murieron, y nadie sobrevivió. No menos de mil soldados japoneses fueron aniquilados.
El 2 de julio, el ejército japonés suspendió su ofensiva.
En la mañana del 11 de julio, el ejército japonés lanzó el segundo ataque general, arrojando una gran cantidad de bombas, bombas incendiarias y bombas de gas venenoso contra las murallas de la ciudad de Hengyang. El ejército japonés pagó un precio enorme y no pudo acercarse a la posición central de los defensores.
El 12 de julio, el ejército japonés capturó el Nido del Tigre.
El 15 de julio, los defensores se retiraron al templo Xichan y Zhang Feishan y avanzaron para defender la segunda línea. El foco del ataque japonés se desplazó desde el suroeste de Hengyang hacia las afueras de la ciudad.
El 16 de julio cayó el terreno elevado del extremo sur del Hospital Civil. El ataque japonés se dirigió a los suburbios del noroeste.
El 17 de julio, el ejército japonés bombardeó violentamente la ciudad de Hengyang, tomando fortalezas en las afueras de la ciudad una tras otra y comprimiendo el cerco.
El 19 de julio, el ejército japonés volvió a dejar de atacar.
El 21 de julio, el ejército japonés fingió retirarse, atrayendo a los defensores a atacar, y luego lanzó desde el aire "certificados de retorno" para atraer al 10.º Ejército a rendirse.
El 27 de julio y el 2 de agosto, la Fuerza Aérea China dejó caer dos veces la orden de Chiang Kai-shek en la ciudad de Hengyang, ordenando al ejército de Fang Xianjue que se mantuviera firme en la ciudad de Hengyang y esperara refuerzos.
El 3 de agosto, el ejército japonés bombardeó Hengyang.
El 4 de agosto, el ejército japonés lanzó su tercer ataque general. Utilizando aviones y artillería para bombardear indiscriminadamente la posición central y el área urbana, cuatro divisiones y media de tropas japonesas irrumpieron en la posición central desde el norte, sur y oeste.
El 7 de agosto, los aviones y la artillería enemigos continuaron bombardeando, ametrallando y utilizando gas venenoso, mientras la infantería aprovechaba la oportunidad para infiltrarse.
El 7 de agosto, el ejército japonés "descubrió que los defensores habían izado una bandera blanca". Pasadas las 9 de la noche, "los defensores depusieron sus armas uno tras otro, esa noche, Sun Mingyu, jefe de". El personal del Décimo Ejército y los japoneses fueron contactados sobre el alto el fuego.
En la mañana del 8 de agosto, Fang Xianjue firmó un acuerdo de alto el fuego con el ejército japonés. Según los registros de Bai Tianlin, Fang Yu hizo tres demandas al ejército japonés después de ser capturado: (1) Garantizar la seguridad de los oficiales y soldados supervivientes y dejarlos descansar (2) Recibir y tratar a los heridos y enterrar solemnemente a los oficiales caídos; y soldados; (3) Defender la ciudad Los oficiales y soldados nunca abandonarán la ciudad de Hengyang. Según la memoria de Rao Shaowei, que participó en la batalla, fue Fang Xianjue quien ordenó a Sun Mingyu que redactara siete condiciones de rendición, a efectos de: (1) exigir la conservación de la estructura organizativa del Décimo Ejército (2); exigir al ejército japonés que no mate a los prisioneros al entrar a la ciudad (3) exigir que el ejército japonés trate a los soldados heridos. Los oficiales y soldados fueron tratados con humanidad (4) se requirió que el ejército japonés cesara el fuego de inmediato; Se requirió que el ejército enviara un avión para enviar a Fang Xianjue a Nanjing para encontrarse con Wang Jingwei. Los otros dos elementos ya no se pueden recordar. El 8 de agosto, el ejército japonés aceptó la rendición de Fang pero rechazó sus condiciones y Fang finalmente aceptó la rendición incondicional.
El 8 de agosto cayó Hengyang.