1944 (民國三十三年) 7-8月，當時二次大戰已近結束，美軍在太平洋戰場上節節勝利，日本的海上補給線不僅受到威脅，連本土也頻頻遭到美軍的轟炸，戰爭勝負已至為明朗。日軍為了集中火力結束與中國之間的戰爭，並企圖從陸上建立起補給線，便發動了抗日戰爭中殲滅日軍最甚的三大戰役之一，即為以國軍第10軍為守備主力的「衡陽保衛戰」，是役也被日方稱為「中日八年作戰中，唯一艱苦而值得紀念的攻城之戰」。在衡陽之役結束後，方先覺所率領的第10軍所屬各師師長均獲軍事委員會頒綬青天白日勳章，使得第10軍成為中華民國陸軍建軍至今，唯一的一個師長級以上指揮官，共獲得四座青天白日勳章的部隊。第10軍以攻城日軍十分之一的兵力，孤軍奮戰守城47天，在最終造成敵我死傷比例達三比一，戰力不可謂之不盛。卻在寡不敵眾又久未得到援助的情況下，方先覺以「保證生存官兵安全，保證傷兵得到救治」為條件與日軍談判停戰，以免部眾遭日軍屠戮，是為「不得已的戰場作為」。黃埔三期畢業的方先覺為人豪氣，俠義助人。他的軍旅生涯後期始終擔任副職，在隨國民政府轉進來台後的眾將官中，高潔品格可見一斑。

　　第10軍在佈置防守陣地時充分發揮的地形上的優勢，在衡陽外圍的丘陵地，構成了數條堅固的防衛據點工事，各據點間均有交通壕連接，而接近城廓的小徑均為池塘小路，又被堅固的地堡控制，整個防守陣地形成一個大型的要塞。而各個據點與碉堡均有火力交叉支援，丘陵的基部則被削成斷崖，上方為手榴彈投擲崖，守軍可以輕易拋擲手榴彈對進攻方攻擊，日軍認為這樣的防禦工事，也是中日戰爭以來初見，堪稱中國軍隊智慧與努力的結晶。

　　1944年，日本以3個師團的兵力攻下了衡陽後，對於守城的方先覺所率領的國軍第10軍將士充滿了前所未有的敬佩，更敬稱衡陽一役為「中日第二次旅順要塞之役」，然而，第10軍將士對於這些參與衡陽之役的日軍官兵並不充滿莫名狹隘的仇恨情緒，反而在戰後，這些曾經作為「支那派遣軍」精銳的第11軍老兵還曾經來過台灣，與第10軍老兵舉辦過餐會，成為中日兩國關係史上的一段軼聞。