第三次长沙会战指1941年(民国三十年)12月至1942年1月，在抗日战争中，中国第九战区国民革命军部队在湖南岳阳新墙河至长沙浏阳河之间地区抗击日本军队第11军进攻的防御战役。由于该战役中方大获全胜，因此又称长沙大捷。
薛岳指挥的三次长沙保卫战，之所以把战场摆在长沙，是因为第九战区司令长官薛岳通晓地理。一直研究长沙地方史的专家陈先枢认为。他说，薛岳的个性刚愎且坚毅，在用兵上，十分注重谋略。薛岳的记忆力惊人，在作战之前，必定关门闭户，凝神静气，贯注精神在地图上，因此，对于战场的一山一水，一丘一陵，他都了如指掌。每当战役开始，一旦他认定的事情，极少改变，看到机会，他就会以极大决心，命令部属冲锋陷阵，不惜决战牺牲。
就地理而言，长沙地区西临湘江，南高北低，尤其在长沙城北的东面和北面，浏阳河、捞刀河，像个口袋，袋口摆在长沙南面，北面是袋底。如果能将敌军赶到浏阳河、捞刀河谷，作为决战地，则可以聚而歼之。当然，“口袋阵”是看多了演义小说的市民的俗称。薛岳在第三次长沙会战中，总结前两次保卫战的经验教训，所设定的阵法，是更具科学性的“天炉阵”。
薛岳自己说：“天炉战者，为在预定之作战地，构成纵深网形据点式阵地，配置必要的守备部队，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，然后于决战地使用优越的兵力，施行反击和反包围，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制胜新方略，如炉熔铁，又如炼丹，故名。”
薛岳在1941年12月第三次长沙会战爆发前，就已经定下了天炉战法，并且印成手册，发给高级干部，预先排兵布阵，12月中旬侵犯湘北、敌锋直指长沙城的敌军，不过像棋盘上被掌控的棋子。薛岳说，他已“选定新墙、汨罗二水间为伏击、诱击地带。捞刀、浏阳二河间，为决战地带。并令战时民众加紧犁田、蓄水、削路工作”。所以，当日寇第三次侵入湘北，进犯长沙，薛岳让守长沙的第十军像磁铁一样紧紧吸住日军，同时各路援军齐进，以优势兵力包围日军。
当然，1942年元旦攻打长沙的日军也察觉到中国军队的意图，他们努力投入主力，想以最快速度拿下长沙城，甚至已有队伍攻入长沙城内的坡子街、黄兴路。日军在长沙城南面的金盆岭、东瓜山、黄土岭、侯家塘等地，更投入优势兵力，想把我守城的第十军彻底摁入长沙城北的口袋中，但长沙守军顽强坚守。等到1942年1月4日，前来包围日军的中国援军在长沙城南雨花亭吹响冲锋号时，敌人听到背后雄壮的号音，如闻霹雳，纷纷逃窜，最后大多数日军落入浏阳河与捞刀河河谷、影珠山下，这无异于“自投天炉，予我以熔化之机”。第三次长沙会战最终取得歼灭敌军5.6万的伟大胜利。
第三次长沙会战胜利后，中外报纸记者争相报道此次会战，称，本次大捷是日本自明治维新以来遭到的巨大失败;三次长沙会战的意义，已经超过了台儿庄战役;我军不止是驱敌远去，更主动出击歼灭敌人。英国《每日电讯报》称：“际此远东阴霾密布中，惟长沙上空之云彩确见光辉夺目。”蒋介石在1942年1月11日的日记中称：“此次长沙胜利，实为‘七七’以来最确实而得意之作。”
美国海军部长诺克斯发表《告中国人民书》称：“数周以来，贵国之长沙伟大之战绩，非仅为中国之胜利，抑且为所有同盟国共同之胜利，而为打击整个轴心之胜利。”第三次长沙大捷后，美国宣布向中国提供5亿美元贷款，蒋介石被任命为中印缅战区盟军最高统帅，美英宣布废除对中国的不平等条约。此后近两年，中国战场几乎没有战事，直到1943年11月常德会战再起烽火。
