第三次長沙會戰指1941年(民國三十年)12月至1942年1月，在抗日戰爭中，中國第九戰區國民革命軍部隊在湖南岳陽新墻河至長沙瀏陽河之間地區抗擊日本軍隊第11軍進攻的防御戰役。由于該戰役中方大獲全勝，因此又稱長沙大捷。

薛岳指揮的三次長沙保衛戰，之所以把戰場擺在長沙，是因為第九戰區司令長官薛岳通曉地理。一直研究長沙地方史的專家陳先樞認為。他說，薛岳的個性剛愎且堅毅，在用兵上，十分注重謀略。薛岳的記憶力驚人，在作戰之前，必定關門閉戶，凝神靜氣，貫注精神在地圖上，因此，對于戰場的一山一水，一丘一陵，他都了如指掌。每當戰役開始，一旦他認定的事情，極少改變，看到機會，他就會以極大決心，命令部屬沖鋒陷陣，不惜決戰犧牲。

就地理而言，長沙地區西臨湘江，南高北低，尤其在長沙城北的東面和北面，瀏陽河、撈刀河，像個口袋，袋口擺在長沙南面，北面是袋底。如果能將敵軍趕到瀏陽河、撈刀河谷，作為決戰地，則可以聚而殲之。當然，“口袋陣”是看多了演義小說的市民的俗稱。薛岳在第三次長沙會戰中，總結前兩次保衛戰的經驗教訓，所設定的陣法，是更具科學性的“天爐陣”。

薛岳自己說：“天爐戰者，為在預定之作戰地，構成縱深網形據點式陣地，配置必要的守備部隊，以伏擊、誘擊、側擊、截擊、尾擊、堵擊諸手段逐次消耗敵力，挫其銳氣，然后于決戰地使用優越的兵力，施行反擊和反包圍，予敵以殲滅打擊。蓋為后退決戰方法，因敵之變化而變化之殲敵制勝新方略，如爐熔鐵，又如煉丹，故名。”

薛岳在1941年12月第三次長沙會戰爆發前，就已經定下了天爐戰法，并且印成手冊，發給高級干部，預先排兵布陣，12月中旬侵犯湘北、敵鋒直指長沙城的敵軍，不過像棋盤上被掌控的棋子。薛岳說，他已“選定新墻、汨羅二水間為伏擊、誘擊地帶。撈刀、瀏陽二河間，為決戰地帶。并令戰時民眾加緊犁田、蓄水、削路工作”。所以，當日寇第三次侵入湘北，進犯長沙，薛岳讓守長沙的第十軍像磁鐵一樣緊緊吸住日軍，同時各路援軍齊進，以優勢兵力包圍日軍。

當然，1942年元旦攻打長沙的日軍也察覺到中國軍隊的意圖，他們努力投入主力，想以最快速度拿下長沙城，甚至已有隊伍攻入長沙城內的坡子街、黃興路。日軍在長沙城南面的金盆嶺、東瓜山、黃土嶺、侯家塘等地，更投入優勢兵力，想把我守城的第十軍徹底摁入長沙城北的口袋中，但長沙守軍頑強堅守。等到1942年1月4日，前來包圍日軍的中國援軍在長沙城南雨花亭吹響沖鋒號時，敵人聽到背后雄壯的號音，如聞霹靂，紛紛逃竄，最后大多數日軍落入瀏陽河與撈刀河河谷、影珠山下，這無異于“自投天爐，予我以熔化之機”。第三次長沙會戰最終取得殲滅敵軍5.6萬的偉大勝利。

第三次長沙會戰勝利后，中外報紙記者爭相報道此次會戰，稱，本次大捷是日本自明治維新以來遭到的巨大失敗;三次長沙會戰的意義，已經超過了臺兒莊戰役;我軍不止是驅敵遠去，更主動出擊殲滅敵人。英國《每日電訊報》稱：“際此遠東陰霾密布中，惟長沙上空之云彩確見光輝奪目。”蔣介石在1942年1月11日的日記中稱：“此次長沙勝利，實為‘七七’以來最確實而得意之作。”

美國海軍部長諾克斯發表《告中國人民書》稱：“數周以來，貴國之長沙偉大之戰績，非僅為中國之勝利，抑且為所有同盟國共同之勝利，而為打擊整個軸心之勝利。”第三次長沙大捷后，美國宣布向中國提供5億美元貸款，蔣介石被任命為中印緬戰區盟軍最高統帥，美英宣布廢除對中國的不平等條約。此后近兩年，中國戰場幾乎沒有戰事，直到1943年11月常德會戰再起烽火。