湖南会战的结束时间，历来以8月8日衡阳沦陷为标志。实际上，在衡阳失守以后的一段时间里，蒋介石仍命令国军继续在衡阳周边地区攻击敌人。直至8月下旬，蒋介石才放弃反攻衡阳的企图，调整部署，开始转向沿湘桂路两侧组织防御。8月24日，蒋介石判断“敌主力向衡阳西郊集中，似有沿湘桂路西犯之企图”；9月1日，蒋介石确悉日军更有深入广西之企图，命令第九战区抽调主力准备参加湘桂沿线作战。9月7日，日军攻占零陵，零陵，今湖南永州。整个湖南会战基本结束。

9月11日，军事委员会筹商湘桂线防御事宜，白崇禧再次力主撤全州兵力以增保桂林，其意以全州既难久守，不必徒作无谓牺牲，并请增兵桂林，担保桂林可守三四个月以上。徐永昌则以现时运至全州弹药，足供三个月之用，而且全州地形较衡阳为佳，尤利于守，似宜定一防守期限，纵即不能如期，亦可令其突围而出。这一次，蒋介石总算接受了白崇禧的主张，但为时已晚。桂林很快亦沦入敌手。

事后分析，整个湖南会战期间，徐永昌主掌的军令部对敌情的判断及其战略部署明显存有缺陷。如前所述，日本担心设在广西桂林的美空军基地对其本土发动空袭，自始即将桂林作为此次作战的最重要目标。但徐永昌一直对日军的战略意图和主攻方向判断不明，且太注重盟军的观感，一意主张节节抵抗，步步阻击，处处设防。而蒋介石基本上接受了徐永昌的意见。结果是，国军防广兵单，顾此失彼，处处都不愿主动弃守，处处都未能集中优势兵力，对日军形成重点防守和重点出击。湖南会战初期，徐永昌和蒋介石对日军攻势和参战兵力估计不足，导致国军逐次使用不充分之兵力。无论长沙、衡阳，均无充足决战之兵，将应参与决战之有限兵力，分用于决战地后方第二线之防守，甚至因对日军主攻方向判断有误，将兵力分用于日军非攻击方面之防守。