芷江位于湘西雪峰山脉怀抱之中，是国民政府重要战略基地之一，储备有大量作战物资。中美空军在粤赣边区及湘桂一带的基地被日军摧毁后，芷江机场成为中国空军的重要基地。
日本派遣军将进攻芷江地区的任务交给第6方面军的第0军承担。
月0日，冈村宁次到第0军指示进攻芷江事宜。
4月5日，第0军召开师团长及旅团长会议，下达进攻芷江地区的命令。会议决定：
4月5日正式开始进攻之前，第116师团于4月11日派出一个步兵大队，以突袭作战方式从宝庆秘密向雪峰山区龙潭铺地区前进，占据雪峰山隘口，造成守军的混乱，为后续部队进入雪峰山区围歼中**队主力，及进攻芷江制造有利条件；第64师团驻沅江城的步兵旅团，于4月1日派出两个独立步兵大队南攻益阳，以造成中**队的错觉，并牵制在常德的中国第18军。
中国陆军总司令部侦知日军进攻即将开始，于4月11日下达作战预令：令暂6师改归第4方面军指挥，担任芷江机场守备；第方面军第94军迅速完成战备，向芷江附近推进，协助第4方面军作战；第六战区派出第9军协助第4方面军作战。
4月1日，日军第116师团主力兵分三路，向芷江地区发起全面进攻。
4月15日，中国陆军总司令部下达作战命令：令第4方面军以主力于武冈、新化之线与日军决战；第方面军第94军由靖县、道通地区，第10集团军第9军由常德、桃源地区，向武冈以东及新化方面进击，协同第4方面军作战；新6军由云南空运至芷江，为第4方面军总预备队。
战斗至18日，日军主力第116师团的右纵队第109联队已进至隆回司；中央纵队及左纵队突破守军阵地进至资水以西；担任突袭任务的第109联队第1大队则已进至大黄沙附近。
4月19日至日，第116师团右纵队第109联队在大黄沙及隆回司，《《《《，遭到中**队坚强抵抗，战斗异常激烈。
4日，中国陆军总司令部命令第18军参加主力决战，中美空军空中支援。
战至0日，日军三路纵队的进攻，均被中**队击退。
5月1日，中国第4方面军展开全面反击，第18军和第94军也开始由南北两个方向，向日军左右两翼逼近。
日军被迫自5月日起，由攻势作战全部转为守势作战。日军第6方面军向派遣军请求增加二至三个师团再发动新的攻势，派遣军无兵可派予以拒绝。日军第0军为挽回败局，经派遣军司令部批准，于5月4日下午，向第116师团及第58旅团下达了撤退令。
同日，中国陆军总司令部下达了转为攻势的命令。
5月9日，在强大空军机群支援下，第4方面军各军向日军发起全面攻击。
激战至1日，第74军与第94军协力击溃了日军第58旅团主力，攻占了高沙市并将该旅团第1**队包围在高沙市西北地区；第100军在重创日军第116师团第109联队后，将其包围在圭洞以东的大黄沙附近；第18军以猛烈攻势阻击迟滞了援敌第47师团；第7军继续向困守南山寨的日军第11联队进攻。
当第4方面军发起全面反击时，日军“中国派遣军”总司令官冈村宁次，已认识到这次进攻芷江作战已经失败。
5月9日，冈村宁次下达了中止芷江作战、部队适时撤回原驻地的命令。
在中**队反击下，日军第116师团及第58旅团，于5月15日退至破塘、金龙砦、米山铺一线，第47师团于当晚在茅坪与由南山寨撤退的第11联队会合后，向宝庆撤退。
5月15日，中国第4方面军调整部署：
令第74军和第18军分别向龙潭铺和金龙砦攻击；第100军以一部肃清当面日军残部，将主力控置于山门以西；第7军继续向南山寨攻击。战斗至日，第18军、第94军和74军先后攻占了金龙砦、黄桥铺、米山铺等地。
日军第109联队大部被歼，第1和第10联队也遭到沉重打击。第58旅团被包围在高沙市西北地区的第1**队则被全歼。至6月7日，日军残部在第0军新调来的近十个大队组成的集成部队掩护下，逐次退至宝庆地区。
第4方面军收复了所有在这次作战中失去的阵地，恢复了战前态势。
日军进攻芷江的作战以彻底失败告终。此战杀伤日军.8万余人。
整个作战期间，中美空军以绝对优势兵力控制了战场上空，使日军航空兵出动很少。中美空军战斗机共出动960架次，轰炸机出动171架次，共投炸弹9吨，炸死杀伤日军甚多。日军仅出动过七架飞机，进行了五次空袭，共投炸弹枚。
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