日军向长沙进攻过四次，前两次双方打了一个平手，在第三次上却吃个大亏，就是因为“天炉战法”。
这是薛岳将军的首创之作，更是他的得意之作。
民国三十二年（1943年）是世界反法西斯战争发生转折的关键一年，苏、美、英三国将德国打得节节败退，轴心国阵营即将陷入灭亡的结局。在这种背景下，中国从民国三十三年（1944年）开始，无论是正面战场还是敌后战场都发起了全面反攻。民国二十八年（1939年）9月到民国三十年（1941年）9月，中国军队进行了两次长沙会战，在战略上有效支援了盟国作战，打断了轴心国之间的战略配合。民国三十年（1941年）12月底日军对湘北发动了攻势，并扬言说要在长沙过民国三十一年（1942年）的元旦。
时任第九战区司令官薛岳总结了前两次长沙会战的经验教训，提出了一个新的战术——天炉战法。按照薛岳的原话：“在预定之作战地，构成纵深网形据点式阵地，配置必要之守备部队，以伏击诱击侧击截击尾击堵击诸手段，逐次消耗敌力，挫其锐气，然后于决战阵地使用优越之兵力，实行反击及反包围，予敌以歼灭打击，盖为后退决战方法，因敌之变化而变化之歼敌致胜新方略，如炉溶铁，如火炼丹，故名”。
其实，这就是现代化战争运用古代歼灭战而进行的一次创新，是薛岳将军利用长沙的有利地形，及前两次长沙会战的经验，认为日军的战法学习了德国的闪电战，特点就是利用日军的机械化，对我军进行快速打击，而日军的缺点，就在于很可能因为速度，导致孤军深入。
第三次长沙会战时，薛岳将“天炉”设置为三层：第一层，在关王桥、陈家桥、三江口、大荆街及青龙桥一带，由第20军防守；第三层，在汩罗江南岸-长沙城一带，由第37军防守；第三层也就是“炉底”就是长沙城，由李玉堂的精锐第10军防守。
这个“天炉战法”的关键点是：第一，前两层守军要顺势而败，向侧后方撤退，给日军让出通路，让日军突破进去。第二，“炉底”是关键，绝对不能让日军突破，必须严防死守。第三，退至两侧的军队，和在两侧待命的部队，要一起合围这些“孤军深入”的日军。
第三次长沙会战开始，日军以三个师团兵力（日军第40、第6、第3师团）进攻我军防线，依次突破我军设置的两层防线，也就是天炉战法的前两层。我军20军和37军，转向侧后，让日军进攻到长沙城下。在长沙城下，日军遭到了李玉堂部的顽强抵抗。此时，我军在两侧的部队“侧翼合围”，顺势向日军侧后合围。
日军第十一军司令官阿南唯畿在长沙城下久战无功，下达了全线撤退命令。是役，我军以17万兵力迎战12万日军。最终，日军伤亡56000余人，被俘虏139人，伤亡惨重；中国军队伤亡28000余人。日军在撤退途中一路丢下大量日军尸体，“饥饿惨败之敌，伤亡过半，溃不成军”，“泅水溃逃，厥状至惨”。
此战，大大提高了我军威望。此战以后两年内，日军被薛岳打怕了，再也没有向第九战区发动大规模进攻。薛岳更被日寇称之为“长沙之虎”。
蒋介石在黄山得知胜利消息，说：“此次长沙会战，实为七・七事变以来最确实而得意之作。”第三次长沙会战的天炉战法是国军协同周密，指挥得当的代表战役之一，也得到了国际舆论的普遍赞誉。此战后，美国立即宣布将向中国提供5亿美元贷款。同时，同盟国也决定任命蒋中正为盟军“中印缅战区”最高统帅。罗斯福总统还通过驻华美军司令官、中国战区参谋长史迪威，授予薛岳一枚美国勋章。另外，第三次长沙会战胜利后不久，美、英政府便主动向中国提出，废除与中国历届政府签订的一系列不平等条约，归还上海、厦门等地的公共租界，取消领事裁判权。
