6月9日，军委会电令王耀武，要他集中主力歼灭南犯之敌，同时争取以最少量的兵力防守宁乡等要地。宁乡是湘中、湘北通往长沙的要点，王耀武即派张灵甫五十八师前往宁乡，以拱卫长沙岳麓山的安全。

张灵甫率部以强行军的方式赶到宁乡，他将师主力控制于沩水河南岸，以一七三团团长何澜率部担任宁乡县城的防务。何澜所指挥的兵力除本团外，还有一七四团第一营以及师属的一个迫击炮连。

6月13日，日军第四十师团的两个联队向宁乡发起进攻。第九战区的防卫阵地被横山勇划分为三层，从外向内，分别是“厚皮地带”、“果肉地带”和“核心地带”。宁乡据于“果肉地带”名单中的第一位。

“果肉地带”是守军的主阵地地带。由于中国军队的防守兵力较多，阵地构筑、指挥体系、后勤供应等方面也都较完备，因此日军第十一军规定要以大兵团进行战略急袭和分割围歼。

保卫宁乡成为保卫长沙的前哨战。何澜首先指挥部队与日军在宁乡外围激战了一天。傍晚时分，日军出动三架飞机进行低空轰炸，结果因飞得过低，还被守军用枪打下了一架。

6月14日，宁乡被团团包围，一七三团连续击退了敌人三次猛攻，自身也伤亡过半。

日军两个主力联队用了足足两天，居然还不能攻破一座小小的县城，这让日军第四十师团吃惊不小。6月15日，他们改变部署，增派两千余人南渡沩水河，对五十八师的后方展开突袭。

五十八师的特点是攻守兼备，到了张灵甫执掌时期，尤其擅长于攻势防御。在正面顶住日军强攻的同时，张灵甫抽出一个营袭击日军侧翼，终将日军逼回了沩水岸边。

当天日军继续从四面向宁乡发起攻击。双方大打白刃战，阵地上响彻喊杀声和受伤者的呼叫声。守军再次遭遇较大伤亡，营长王炎城阵亡。

战至6月16日上午，日军突破南门城垣。经过逐屋争夺的激烈巷战，县城大部分已沦入敌手，守军被迫退守一七三团团部所在地福音堂，所部也仅剩两百多人。中午时分，何澜率数十名士兵从福音堂西南角开始突围，但由于三面被日军火力封锁，一面被沩水所阻，突围遭遇失败，何澜本人也身负重伤。

一七三团团附蔡亚锷因双腿中弹，正在福音堂地下室进行包扎，见此情形，他大声疾呼：“各位弟兄，我们突围逃生，等于白白去送死，不如坚守待援，才有希望存一条活路！”

本已乱成一团的官兵见团附站了出来，都表示愿意听从他的指挥。蔡亚锷清点了一下人数，除八十名伤员外，尚有可作战兵员一百四十人，他将这些战斗人员编成一个连，指定了连长，并再次进行动员：“把‘死’字顶在头上，成功把握在手里。与其生而辱，不如死而荣。”

蔡亚锷又把福音堂内所存有粮食、弹药、医药、饮水的所存量，也都一一公布于众，为的就是要告诉大家，只要死守，这里的东西绝对够撑到援兵到来。

宁乡坚守期间，张灵甫指挥五十八师主力，与集团军内的其他友军一起围攻日军第四十师团主力。第四十师团招架不过来，只能把攻击宁乡的兵力抽调一部分出来，而宁乡守军在已无退路的情况下，防守起来也更为顽强，因此之故，日军始终未能突进仅一百多人据守的福音堂。

蔡亚锷所部坚持至6月19日，第一百军的主力第十九师攻至宁乡城外，日军被迫从宁乡撤退。

就在五十八师与十九师会师宁乡的前一天，长沙失守。固守宁乡失去了意义，同时集团军还面临着日军骤然回攻的巨大压力。6月19日晚上，王耀武下令放弃宁乡，集团军向湘乡方向转移。

在宁乡保卫战中，五十八师以四营兵力守城，与优势敌军激战六个昼夜，军官伤亡五十余人，士兵死伤两千余人，是长衡会战前期较为突出的一个战例。论功行赏，临危不惧、沉着指挥的蔡亚锷被授予云麾勋章一枚，并得到了张灵甫的保荐提升。