在重慶，蔣介石接到薛岳所部連續(xù)后撤的報(bào)告，非常不安，以為部隊(duì)無(wú)力抵擋，信心大減。在白崇禧（時(shí)任桂林行營(yíng)主任，負(fù)責(zé)長(zhǎng)江以南的作戰(zhàn)指揮）的建議下，他決定讓薛岳相機(jī)放棄長(zhǎng)沙，退到衡陽(yáng)決戰(zhàn)。他派陳誠(chéng)和白崇禧連夜入湘。此時(shí)，陳的身份是軍委會(huì)政治部部長(zhǎng)兼第九戰(zhàn)區(qū)司令長(zhǎng)官，軍銜為二級(jí)上將。

陳、白二人在淥口第九戰(zhàn)區(qū)臨時(shí)指揮部見(jiàn)到了薛岳，向他傳達(dá)蔣的棄守長(zhǎng)沙的方案。他們沒(méi)有料到，薛岳堅(jiān)決反對(duì)棄守長(zhǎng)沙：“我們正準(zhǔn)備反攻，怎么又叫我們撤退？”原來(lái)，在陳、白到來(lái)之前，薛岳正在悄悄部署一場(chǎng)對(duì)日軍的圍殲戰(zhàn)——將日軍誘至長(zhǎng)沙郊區(qū)實(shí)行反包圍，進(jìn)而將其殲滅。此刻，各路大軍正在向各指定位置運(yùn)動(dòng)。

薛岳向兩位長(zhǎng)官陳述了自己的作戰(zhàn)計(jì)劃。白崇禧問(wèn)：“你能保證反攻一定成功嗎？到時(shí)候反被敵軍吃了，這個(gè)責(zé)任你承擔(dān)得起嗎？”薛岳說(shuō)：“我當(dāng)然會(huì)用腦袋擔(dān)保。而且我認(rèn)為成功有一定的把握。再說(shuō)軍人守土有責(zé)，怎么能輕言撤退？”白崇禧仍然不同意薛岳的方案：“持久抗戰(zhàn)，來(lái)日方長(zhǎng)，現(xiàn)在保全實(shí)力為急務(wù)?！毖υ兰?dòng)地說(shuō)：“如果這樣，我上無(wú)以對(duì)中央，下無(wú)以對(duì)國(guó)人，從今以后我不敢再穿軍衣了１

陳誠(chéng)覺(jué)得薛岳說(shuō)的并非沒(méi)有道理。見(jiàn)薛白兩人還在爭(zhēng)論，陳誠(chéng)說(shuō)：“伯陵說(shuō)得也有道理，汨羅不戰(zhàn)，退長(zhǎng)沙；長(zhǎng)沙不戰(zhàn)，退衡陽(yáng)；衡陽(yáng)不戰(zhàn)，退桂林，如此退卻，我們的土地也有盡頭，究竟在何地可以一戰(zhàn)？這樣吧，不如且就當(dāng)前敵我情勢(shì)，研究我軍有無(wú)一戰(zhàn)的可能？”①他和白崇禧商量，一面讓薛岳繼續(xù)準(zhǔn)備反攻，一面將薛岳的決心和當(dāng)時(shí)的軍情上報(bào)，讓蔣介石定奪。白崇禧不便再堅(jiān)持，同意了陳誠(chéng)的意見(jiàn)。

9月29日，一部日軍已竄至長(zhǎng)沙以北30多公里的永安市，長(zhǎng)沙城已隱聞炮聲。10月2日，蔣介石終于批準(zhǔn)薛岳的圍殲日軍的方案。薛岳隨即下令對(duì)深入之?dāng)硨?shí)施反攻?？墒峭砹艘徊剑哲娝坪跻巡煊X(jué)到中國(guó)軍隊(duì)的意圖，開(kāi)始撤退。于是，中國(guó)軍隊(duì)的反攻成了一場(chǎng)追擊戰(zhàn)，追擊中消滅了少量敵軍，大部日軍渡過(guò)汨羅江，撤回原陣地。至10月14日，贛北、鄂南、湘北各戰(zhàn)場(chǎng)均恢復(fù)到戰(zhàn)前態(tài)勢(shì)，第一次長(zhǎng)沙會(huì)戰(zhàn)結(jié)束。

在第一次長(zhǎng)沙會(huì)戰(zhàn)中，陳誠(chéng)雖然沒(méi)有直接參與戰(zhàn)事指揮，但前期制定的破壞道路的辦法發(fā)揮了重要作用。他后來(lái)評(píng)價(jià)長(zhǎng)沙會(huì)戰(zhàn)說(shuō)，“徹底破壞道路辦法關(guān)系成敗亦巨，因?yàn)閿橙说膬?yōu)勢(shì)裝備在交通阻塞的情形之下無(wú)法運(yùn)用，以至敵我在裝備方面已無(wú)顯著差別。裝備既然拉平，在地利人和方面，敵則處于絕對(duì)劣勢(shì)，如此我勝，敵敗，不亦宜乎？”

此外，在是棄是守長(zhǎng)沙的決策上，陳誠(chéng)幫了薛岳一把，成就了后來(lái)的“長(zhǎng)沙大捷”，也成就了薛岳的赫赫戰(zhàn)功。第一次長(zhǎng)沙會(huì)戰(zhàn)后，薛岳由代理長(zhǎng)官提升為第九戰(zhàn)區(qū)總司令。陳誠(chéng)改兼第六戰(zhàn)區(qū)司令長(zhǎng)官，負(fù)責(zé)湘江以西的防御。