1944年7月2日，日軍第一次進攻被迫中止。
在損失了數千步兵，損失了一個加農炮陣地，損失了一個師團參謀長，一個旅團長的代價，仍未取得突破性進展的情況下，橫山勇下令衡陽城下的68、116師團停止了進攻。
橫山勇之所以下令停止進攻，一是因為前方的兩個師團在連日的攻擊戰中并未取得突破性戰果，反而都成了疲憊之師，二來前線的炮兵彈藥已然不足，而且在他看來，炮兵數量還是偏少，不足以對衡陽守軍遭成致命的打擊，第三點也是最為重要的，一向掌控制空權的空軍，在中美空軍的聯合作戰下，首次處于了下方，衡陽城自開戰以來，尚未遭受到一次空襲。這在他看來，也是衡陽守軍之所以能夠負隅頑抗，死戰不退的終極因素。
綜于以上考慮，橫山勇才決定暫時停止攻擊，前線的部隊雖然暫時停歇，但是并不代表著他會放棄攻擊衡陽城。他一面重新調集炮兵，加入到攻城火力當中，另一面又請求中國派遣軍司令官畑俊六對航空兵施加壓力，讓空軍的飛機給予攻城強有力的支持。
橫山勇的要求不是沒有道理的，自27日衡陽保衛戰開戰以來，直接協助第九戰區作戰的中美空軍聯合飛行團基本上掌握了戰場上空的制空權，迫使日軍航空兵及地面部隊的大規模行動多在黃昏后和黎明前進行。
據戰后統計，自1944年5月27日至9月6日間，中美空軍聯合飛行團共出動飛機近700批次，其中戰斗機出動三千五百余架次，轟炸機出動二百五十余架次，共計擊落日機近七十架，地面炸毀炸傷七十余架，另擊毀各種車輛五百余輛、船只不計其數。
如果不能徹底遏制中美聯合空軍的制空權，就算能奪取衡陽城，那必定得負出高昂的代價，這是橫山勇不想看到的，也是畑俊六不愿見到的。
在畑俊六的協調和組織下，日軍第五飛行團進駐了岳陽北部的白螺磯軍用機場，加上原本一直在助戰的第一、第三飛行團，實力大增的日本空軍不斷出動戰機，對廣西桂林、廣西丹竹、湖南芷江、江西贛州、江西遂川、四川梁平等地的中美空軍機場進行空襲壓制，以阻止其飛到衡陽為守軍助戰。
雖然這些空戰并未在發生在衡陽上空，但是處于劣勢但卻英勇頑強的中美聯合空軍，還是給予了衡陽守軍最大力度的支持，致使日軍空軍自開戰日到衡陽城破的這整整47天里，只是遭受到了很少的敵機轟炸，特別是前期，壓根就沒有時軍飛機能飛抵衡陽城上空，這也是衡陽城能堅守這么多天的很重要的原因之一。
橫山勇布署協調空軍的同時，也在籌措著彈藥物資和兵源，休戰的第三天，76噸彈藥被運送到了衡陽，這之后的每一天都有30余噸彈藥被送達，連先前被摧毀的加農炮也被重新補給，隨同8門105加農炮一起被運達的，還有著3門150榴彈炮，15門75山炮，10門迫擊炮，也就是說雖然68、116師團損失慘重，但橫山勇補充給他們的，遠超于他們損失的。這還不是全部，到了7月9日，畑俊六調配過來的獨立榴彈炮第4聯隊到達衡陽效外指定位置，第二天，獨立野戰炮第2聯隊也到達了衡陽。
孫玉民雖然知道日軍會在停止攻擊期間補充兵源和彈藥物資，也知道會有新的炮兵聯隊和步兵師團加入到這場血戰中來，可是他并不清楚，這些新來的鬼子部隊倒底會對衡陽守軍產生多大的威脅。
張小虎雖然并沒有告知自己麾下所屬的58旅115、116團在停兵山山沿線陣地的慘重損失，但是孫玉民還是感知到了這一點，二十師是有著兩萬余眾，可分出了一個60旅擔當整個衡陽守軍的總預備隊，還得兼顧著張家山的陣地，兵力肯定已是捉襟見肘。而經過了這七日休整，十二軍所屬部隊的疲勞大都已經恢復，為增強防守力量，也為了給衡陽守軍打上一針強心針，孫玉民決定派出一支部隊沖進城內和守軍匯合，在征得薛岳同意之后，乘日軍暫停攻擊之機，他命令139師王恒帶領全師沖進城中。7月5日早上8時，王恒率所部四個團分別從從何家塘、望家坳間突破了日軍包圍圈，沖入了城中。
這是日軍自27日開始攻城以來，十來天的時間里，第一次進城的國軍部隊，雖然也是十二軍的部隊，可是對于城中的守軍來說，無疑是一個非常好的消息，興奮異常的方先覺親自趕來迎接王恒，如同招待貴賓一般地把他請進了第十軍設在地下的指揮部。
“王師長，你們來得正是時候呀，鬼子的進攻太猛了，再沒援軍來，守城的弟兄們軍心都要動搖了！”