以衡阳战况危急，特督令战车部队急进增援，并电方先觉军长告以“援军明日必到衡阳，决不延误”。不料于下午三时突接空军电话，转报方先觉军长率同参谋长孙鸣玉，师长周庆祥、葛先方、容有略、饶少伟等來电称：“敌人今晨由城北突入以后即在城内展开巷战，我官兵伤亡殆尽，刻再无兵可资堵击。职等誓以一死报党国，勉尽军人天职，决不负钧座平生教育之至意，此电恐为最后一电，來生再见。”阅后忧心如焚。旋于四时许据衡阳电台报称“情势暂时转佳”。至五时后又报称“在混战中”。继又报称“敌炮在猛攻中”。迄黄昏时据空军侦察回报：“城西北角似有战事，其他符号则仍指向西南，表示敌正进攻中云。”研判后自记曰：“综合各报，城北一部虽被敌攻破，但其范围未曾扩大，尚非绝望之局，只有督促援军，明白能如期急进，以势论之，此次战车之参战，应可如期成功也。”是夜起床祷告凡三次几未入眠也。
8月7日，日军再次猛攻，在守军的英勇反击下寸步难行，日军无奈，准备延缓战斗，暂停攻击。
是日下午3日时，方先觉向蒋介石发去电报如下：
“敌人今晨由城北突入以后，即在城内展开巷战，我官兵伤亡殆尽，刻再无兵可资堵击。职等誓到一死报党国，勉尽军人天职，决不负钧座平生教育之至意。此电恐为最后一电，來生再见。”
方先觉发完电报后，便决心自戕，当手枪对准太阳穴之刻，被两个副官打落在地上。蒋在这危急关头，不积极派兵增援，却在“当天夜晚，三度向上帝祷告”。
当日(7日)晚，方先觉接到蒋介石复电，电文只是：“祝上帝保佑你们”国民党中央训练团党政班毕业通讯处给何应钦的电报，中国第二历史档案馆藏。。此时，衡阳守军三师天马山阵地前竖起了白旗，向敌人乞降。军长方先觉见了蒋介石的复电，感到援救解围无望，结束有组织的抵抗。方先觉力尽被俘，但三个星期之后，自衡阳脱逃，回到重庆。这是后话。
8月8日，衡阳陷落。
衡阳攻防战，是抗战后期最大的一次战争，日军虽然攻陷其城，但实则受到了很大打击。
方先觉带全军投敌的三个星期后，只身逃脱，经芷江回到重庆。蒋介石对这个投敌叛国的将军非但不予罚处，反而像看到自己孩子回到身边一样，非常高兴地说：“回來了!好!好!我每天在为你祈祷，希望你也崇信上帝。……”谈话后，还留下共进午餐。当然，这都是后话了。
以衡阳会战守军苦斗至此历时凡四十七昼夜，故于凌晨四时即起默祷能转危为安。至五时犹得衡阳电讯，距十五分钟之后中断，自此即绝不复通矣!旋于十时许接获空军侦察报告：“衡阳城内已不见人迹。”于是乃确知衡阳已陷矣。因自记所感曰：“悲痛之切实为从來所未有也。”
日文资料证实迄至8月7日国民党军队之抵抗仍极顽强。但当日第五十八师团已攻入市区，向湘江西岸挺进中。城西及西南之战线仍在附廓高地。至薄暮时炮兵观测所报告发现“白旗出现于敌阵地”。第六十八师团亦报告午后五时之后“师团正面森林高地重庆军阵地白旗翻飞”。不久军使亦來。右翼队长第五十八旅团长太田贞昌少将奉师团长命告军使须方中将亲來。夜半第六十八师团长堤三树男中将会见方先觉中将接受投降，同时投降者为第十军之师长四人。在大西门附近集结之“重庆兵”则有“数千人”。在此期间日炮兵仍向衡阳射击。第五十八师团则继续占领衡阳市街。
与蒋介石所获报告符合。
古屋奎二编撰《蒋介石秘录》时曾在台北访问方先觉(原文未注日期，但应在1973年或1974年)。方说：“8月7日下午向蒋委员长发出电报之后便决心自戕。当手枪对准太阳穴之际，被两个副官打落地上。翌晨有自称为日军第十一军使者的竹内参谋來接洽停战。当即告诉他：我们绝对沒有投降之意。同时提出：(一)保证生存官兵安全，并让他们休息。(二)收容伤兵，并郑重埋葬阵亡官兵等条件。竹内说：‘中**勇敢作战的情形，不仅在此地的日军就连日本天皇和大本营都已有所闻。’特地表示敬意，并对我方的条件完全同意。而日本记录说我们投降，甚至有说是举行了投降仪式是绝对错误的。我以军人的名誉发誓沒有那回事。”
他说到当时战场情形，似和上述条件符合。他所说竹内参谋，则第十一军司令部有情报参谋名竹内实孝少佐。以下是方的解释，括号亦照《中央日报》的翻译本所录：“由于长期作战，医药品和食品缺乏，极感困苦。沒有止血药剂、沒有绷带，负伤官兵的伤口有发炎生蛆的现象。本來可以救治的官兵，很多都死亡了。我们给予敌人的打击也非常之大(据日本资料，是役日军伤亡一万九千三百八十人)，每天可以望到敌阵在举行火葬的烟焰。整个衡阳城被死尸臭气所笼罩，实在是很悲惨。
如余健在一日，则国家必有一日之前途。**虽有国际之背景与阴狠之奸谋，彼亦必有终无出路之一日，不可过于忧虑，只须忍辱待机，若至不得已时，唯有以快刀斩乱麻处之。否则余若一经悲观忧世，甚至存一死以报国之念，则国家人民必沦胥以亡，徒使**与敌寇之阴谋得逞已耳。能不自勉乎哉!何况今日处境虽恶劣万分，而较之十五年至三十年之间之情势，犹胜多矣，唯在我能自求、自反、自主、自强耳。
这段日记有好几点值得注意：首先他已数年不称**为“匪”，现在又重用“**”之名目，这不能与美国政府因史迪威强迫他与**合作无关。次之他叮咛自己不要一死报国。他刚嘱方先觉抱“一死报国之决心以赴之”，而自己则反其道而行，如何说得过去？他所说乃是基于他自己的地位，一死报国易而忍辱待机难。照文字看來他甚至业已经过一死报国之冲动，虽说这冲动至何程度，很难设想。总之蒋介石给自己鼓励慰勉的文字经常重复的出现于日记，而叮咛不要一死报国只此一次，已可见得1944年8月，他的情绪激动非常。再次之他说及“15年至30年间”，应指民国15年至民国30年之间，亦即1926年至1941年，乃北伐开始至抗战已4年，而太平洋战事尚未展开之前。当时中国的高层机构经常面临生死问題，现在的困难，最多不过荣辱问題。自此看來他对美国的援助始终曾未忘怀。他虽说过“最后独立作战之打算”也仍不过是给自己的鞭策，并不能立即实施，“自求、自反、自主、自强”只算是一种抽象的观念，并未构成具体之计划。又即在此兵败之际，蒋对他部下精神上之领导的力量仍有十分自信，是以“如余健在一日，则国家必有一日之前途”。证之抗战期间之百般困难的情形，此说并非全部虚构，即衡阳战役亦曾显示此精神因素。只是承担艰危之时日愈久，此种因素之功效愈微。
倭外相重光宣称：不仅不与中**队为敌，而且不与中国政府为敌。倭寇至今日而作此声明，岂非已后悔莫及乎？
小矶内阁在8月19日举行的“最高战争指导会议”上，对战局进行了检讨。其结论为：预料在8月之后，日本本土将遭到大规模空袭，战局趋于“重大化”。因此决定对苏联进行“中立工作”，对华进行“和平工作”的方针。这是为了集中全力适应即将威胁到日本本土的对美战争，于是希望和苏联拉手，与****。而并非“后悔莫及!”
“不与中**队为敌，而且不与中国政府为敌”不过是一个烟雾弹，而蒋氏一时却被它迷住了眼睛。
综核其(赫尔利)谈话大意，罗斯福总统所嘱代达者，并非罗斯福有何事要求余來做，而乃是听取余要其所做之事來做云。且语气甚为恳挚，与往日美员所表现者完全不同。
7月23日，蒋介石向罗斯福提出三个条件：
(一)**军队不得接受史迪威的指挥，除非**接受中央政府领导。
(二)对于史迪威在同本人(蒋介石)的关系中的地位应当明确规定界限。
(三)租借法案援助的物资完全要由他來掌管。
其实，蒋介石在与罗斯福玩弄拖延战术，他是无论如何也不会把军队交给史迪威的，更何况史是一个过去经常冒犯他的人。
8月18日，美国总统罗斯福派遣赫尔利以总统私人代表身份來华协商史迪威指挥权问題。
赫尔利是罗斯福最为信任的军事外交官，曾任陆军部长、少将军衔。他此行，途经苏联，和莫洛托夫外长会谈；然后赴印度新德里，和史迪威晤商后，即偕史迪威同机于9月6日抵达重庆。
赫尔利自称來华使命主要是：“我奉罗斯福总统指示，防止国民党政府垮台并使中**队继续战争。从战略上和外交上两种观点看，上面所说的成为我们的主要目标。其次是调和中美机构及美国驻重庆大使调和中国政府间的关系。”
9月7日，他再次向蒋介石强调说明罗斯福派他來华的目的是“维护中国国民政府的巩固，拥护委员长是中国的领袖。”
此时，国际形势发生巨变，希特勒崩溃在即，日本的败局已定，美国已不再强调蒋介石的对日作战，而侧重于巩固蒋介石的统治，以便在战后作为美国控制亚洲和太平洋的基地。
尽管蒋介石已经明了美国的用意，但他依然以“深思熟虑”为理由敷衍着赫尔利。一直到9月12日的会谈中，才初步达成如下协议：
(一)史迪威的职务名称为：中华民国陆空军前敌总司令。
(二)其职责范围为：受最高统帅(委员长)之命令，商承军事委员会之同意，指挥中国陆空军对日作战。作战计划之制成，须经军事委员会之核议。对于所辖部队，有依据中华民国法令执行奖惩任免之权。
除关于**军队之使用问題及租借物资分配手续尚待协议外，关于史迪威的指挥权问題总算有了个结论。