8月7日晚，方先觉派参谋长孙鸣全与日军谈判，表示愿以扣押包括自己在内的6位将军为条件，换取第十军残余士兵安全和伤兵救治，如若不同意，便坚决战斗到底。
（日本报纸登载的日军坦克攻入衡阳城照片）
8月8日，日军接受方先觉的条件，双方正式停战。事后，横山勇出于国内需要，将原来答应第十军的“终战”礼遇，改成对“俘虏”的对待，他们对第十军的英勇战斗作风表示赞赏，对方先觉等将领的顽强意志表示敬意，在同意先前的停战条件的基础上，日军还开出各种诱人条件企图招降他们。
方先觉表面答应归降，暗里积极与人联系，1944年11月18日晚，方先觉等人在军统人员及抗日志士的帮助下，逃离日军控制，之后不久，其他几位师长也顺利逃走。12月11日回到重庆后，统帅部为方先觉等人亲自颁发“青天白日勋章”，对他们的抗战事迹给予充分肯定。此战国军伤亡15000余人，其中阵亡7600余人，战损达85%以上。战后日方承认伤亡48000人，而据美国图书馆资料记载，日军伤亡超70000人，48000余人被击毙。
（3000多具阵亡将士遗骸无声述说着当年战斗的惨烈）
衡阳保卫战方先觉率部苦守衡阳47昼夜，沉重打击了日本侵略者的嚣张气焰，大大延缓了日军“打通大陆交通线”的日程，粉碎了日军“三天之内占领衡阳”“七天之内打通湘桂线直抵滇缅”的狂言。此战被日军称为“苦难的战役”，直接导致日本国内东条英机倒台。时至今日，日本军界人士都不愿公开提及这场战争，以至很多日本年轻人对衡阳这座城市都鲜有耳闻。
