8月8日，第47天。

凌晨4点，睡下没多久的蒋介石默默起床，为衡阳守军祈祷。

凌晨，“方先觉率其第三师师长周庆祥、第一九○师师长容有略、预备第十师师长葛先才、暂编第五十四师师长饶少伟及副官处处长孙广宽在城南天主堂与日军第六十八师团师团长堤三树男会见，正式缴械投降”。

伍志鸿也不认为方先觉是投降：“现在你就是杀死我，我也不承认方先觉投降了。”

时任预备第十师二十八团迫击炮连连长的白天霖在《抗日圣战中的衡阳保卫战》一书中记载：“方于被俘之后向日军提出三项要求：（1）保证生存官兵安全，并让他们休息；（2）收容伤患予以治疗，并郑重埋葬阵亡官兵；（3）守城官兵绝不离开衡阳城。”

早晨六七点钟的时候，卢庆贻被军部参谋叫出了中央银行。“我到中央银行的门口，就看见日本兵进城了，从城门进的城，举着太阳旗，耀武扬威。”卢庆贻否认挂白旗之说：“我们第十军剩下的部队，没有挂白旗的，没有这个事。”

卢庆贻回忆：“日本人把我们这些人集中到教堂里面，门口有机枪守着。”

此时，城外几个阵地仍在战斗，城内巷战继续。一些官兵选择了突围，比如杨光荣，战至只剩4个兵后，他从湘江突围出城。一些伤兵自杀殉国。《抗日圣战中的衡阳保卫战》一书中有如下段落：

衡阳陷落之日（8月8日），由于我官兵义愤填膺，各自为战，满城尽是枪声，处处狙击敌人，以致引起敌军愤怒，肆意开屠杀。而手榴弹爆炸之声，此起彼落，遂成为我官兵集体殉国与敌偕亡之体炮矣！此时仍有7000余伤患员官兵，于颓壁中痛苦呻吟，或举枪自杀，或跳井投江，或悬梁而亡；重伤不能行动者，争求轻伤者或持械官兵补他一枪，以了残生，其惨状非笔墨所能形容！

当时突围出来的伍志鸿说：“就是破釜沉舟，大家用生命救国，死之前都要杀死一个日本人才甘心。我为什么又活着出来了呢？因为日本人对中国人实在是害怕起来了。”

当天，由第四战区抽调来援的第四十六军等已进抵距衡阳8公里的二塘。日军第十一军参谋岛贯武治在日记中写道：“上午8时攻克衡阳，力攻40天……是一场竭尽了全力的战斗。只晚了一天，敌机械化兵团就出现了。我方部队面对前来解围的敌军，多少有些动摇。战争的胜负诚然在于最后5分钟。如固守衡阳之敌誓死决一死战，或将出现‘因帕尔的结局’。”

当天，蒋介石在日记中写道：“以衡阳会战守军苦斗至此历时四十七昼夜，故于凌晨四时即起默祷能转危为安。至五时犹得衡阳电讯，距十五分钟之后中断，自此即绝不复通矣！旋于十时许接获空军侦察报告：‘衡阳城内已不见人迹。’于是乃确知衡阳已陷矣。因自记所感曰：‘悲痛之切实为从来所未有也。’”

衡阳保卫战，中国军队伤亡17000余人，《日本帝国陆军最后决战篇（衡阳战役之部）》中声称，日军伤亡19380人，其中军官伤亡910人（军官战死390人）。不过，1945年8月，曾担任过第十军军长的李玉堂将军在湖南接受日军投降时，曾询问日方将领，衡阳之战日军究竟伤亡多少，日军将领答道：“48000余人。”美国国会图书馆的资料显示：“日军死伤超过70000人，其中48000人被击毙；中国伤亡15000人，其中7400人阵亡。”

衡阳保卫战是抗战期间作战时间最长、敌我伤亡官兵最多、空前惨烈的城市争夺战。日本方面承认，此役“牺牲之大，令人惊骇”，为“中日八年作战中，唯一苦难而值得纪念的攻城之战”。 日军战史称：方先觉为“骁勇善战之虎将”，第十军“寸土必争，其孤城奋战之精神，实令人敬仰”。

重庆《大公报》社论说：“衡阳47天是索得敌军巨大的代价，衡阳47天是在明耻教战。”

当年8月中旬，被俘的彭忠荣和彭忠志兄弟，趁着日军看守不严，偷偷逃出了衡阳。

被俘的卢庆贻和战友被逼给日本人收谷子。一天，他跟20多个战友打死看管他们的日本人，也成功逃脱。

第十军大部分被俘官兵乘日军后勤补给紧张、关押松懈之机从俘虏营中脱逃，周庆祥、孙鸣玉、饶少伟等将领也在其中。

11月18日，在重庆方面的帮助下，被看管3月有余的方先觉也逃走了，并于12月11日回到重庆。

12月13日，重庆《大公报》发表社评《向方先觉军长欢呼》：“苦战衡阳四十七天的英雄方先觉军长回来了！……我们情不自禁地要向方军长欢呼：‘我们的英雄回来了！我们的抗战精神回来了！’”“拿衡阳做榜样，每一个大城市都打四十七天，一个个地硬打，一处处地死拼，请问：日寇的命运还有几个四十七天？”

1945年2月19日，国民政府军事委员会授予方先觉青天白日勋章。

1946年2月，预备第十师师长葛先才奉命回到衡阳，与滞留的60多个前第十军官兵一起，历时4个多月，在原来的阵地上收集忠骸3000余具，并建烈士公墓于张家山之巅。

葛先才在回忆录中写道：

现在回想那一段搜寻忠骸的日子，我们差不多每天都是一边流泪一边工作。这“古战场”并不“古”；不过一年半之前，这些“古人”都是生龙活虎般的战斗伙伴。如今嘛，这“古战场”已经荒草没头，锈损的枪支、弹壳、炮弹炸弹破片……遍地皆是；惨白色的骸骨东一堆西一堆，横七竖八，零乱的、随意的，似乎被人不屑一顾地弃置在那里；而草长得最高最茂盛的地方，也必是骸骨最多的地方！不过一年半之前，这些骸骨都还是国家的好男儿、父母的爱子、春闺的梦里人。敌人的枪弹、炮弹、炸弹没有“碰”上我们，否则，今天又不知道是谁来捡我们的骸骨了！

……

忠骸搜集完成之日，我们请了一位摄影师摄影存照。我面对这座高约丈余忠骸堆成的山丘，直觉其巍峨神圣，壮丽无比！我在心中默默祝祷：“弟兄们，安息吧！你们没有白死。日本已经投降，国家已经因你们之死而得救，你们是求仁得仁了。”然后我们把忠骸逐一移入墓穴安葬。不知怎的，我忽然鼻头一酸，禁不住悲从中来，泪如雨下。啊，弟兄们！弟兄们！我敬爱的弟兄们！若非我身历其境，又怎能体会到这“求仁得仁”的背后，竟隐藏了这么深重的悲怆！