到了日軍第11軍司令部後，日軍司令官橫山勇親自出來迎接，對方先覺的到來表示歡迎。方先覺在橫山勇的“歡迎”聲中走進了日軍司令部，落座以後，方先覺首先說道：“我們同是軍人，同是指揮官，打了敗仗，丟失了陣地，在你們日本，是要切腹自殺，向天皇謝罪的。在我們中國，是不成功則成仁。我已電告我的中央，決心以身殉國，我的生命早已是不屬於我的了。不過我的部下們，爲了保全未死官兵的生命，免遭你們殘酷的屠殺，要我和你們談判。我唯一的要求，就是要保證我現有官兵的生命安全不受侵害。不然，我是不會答應放下武器投降的。我想我們都是東方的軍人，講的是仁義之師，不是西方希特勒野蠻集團，用集中營和大屠殺的手段。請你慎重的考慮一下，我的要求如得不到接受的話，我願意和你們決一死戰，爲過捐軀！”
方先覺的態度雖然倔強並堅決，但橫山勇豈是傻瓜？自然明白方先覺既然踏進了這個門，就已經是沒有了死戰的決心，方先覺裝出如此強硬的態度，無非是死要面子罷了。於是，橫山勇假裝爲難的考慮了一下，然後說道：“方軍長不要激動，什麼條件都可以談。勝敗乃是兵家常事，不要過於認真。第三次長沙會戰的時候，我不也是你手下的敗將嘛。我們對第10軍官兵是十分敬佩的，我們對方軍長也是十分敬重的。現在我們只要求你接受我們提出的中日親善等三項原則，共同防共，經濟提攜，共存共榮。我希望你到我們這邊來，共建大東亞共榮圈，實現亞洲和平。我們保證你現有官兵的生命安全，絕不會枉加殺害。我們是天照大神的子民，說話是講信用的。”
方先覺見橫山勇表了態，就對橫山勇說道：“好，但願你們言而有信。”說完，就與橫山勇簽定了投降協定，答應了橫山勇要求全軍繳械的要求，就這樣，方先覺便帶着部下們做了自稱是“身在曹營心在漢”的降將。
當方先覺的全軍繳械投降的命令下達以後，許多第10軍的官兵們氣憤的說道：“投降！？我們本來是想跟着長官們抗日的，沒想到長官們現在卻要我們投降！我們寧願去死，也不願意走進鬼子的戰俘營！”這些官兵們紛紛舉槍自殺，也有的士兵們既不願投降又不願以身殉國，就扔下武器，脫下軍裝，僞裝成難民逃出了衡陽城。
日落時分，日軍第68、第116師團進入了衡陽城。至此，衡陽保衛戰徹底的落幕了，經過轟轟烈烈47個晝夜的激戰，衡陽保衛戰以中國軍隊的失敗而告終。第10軍殘部放下武器，走進了日軍暫時設在衡陽城內的戰俘營，被日軍嚴密的關押了起來。方先覺和一些高級將領被單獨關押在衡陽天主教堂內，做爲降軍的軍部。隨後，日軍送來了一些給養和妓女，讓方先覺和他的部下們整日的喝酒玩樂，消磨方先覺的意志。
蔣介石在得知第10軍投降的消息以後，氣得他狠狠的將茶杯摔在了地上，他喘着粗氣罵道：“娘西皮，這個沒骨氣的方先覺，丟盡了黨國軍人的臉面！”隨後，蔣介石下令給空軍，讓他們派出轟炸機空襲衡陽，消滅變節投敵的第10軍。於是，國民黨空軍派出了6架重型轟炸機，在18架戰鬥機的掩護下，在衡陽城投下了成噸的炸彈。城內的戰俘營遭到了轟炸，不少官兵被炸得血肉橫飛的。那些倖存下來的官兵們罵道：“我們拼死與鬼子血戰的時候，求你們飛過來轟炸鬼子，可你們說沒有炸彈，無法滿足我們的要求。現在我們被迫投降了，你們就有了炸彈！炸吧，炸吧，把我們都他媽的炸死吧！”從此以後，每天都會有飛機來轟炸衡陽，就是要炸死這些降兵降將。
重慶方面來轟炸，並沒有影響到衡陽城舉行的受降儀式，中國派遣軍司令岡村寧次特意飛來衡陽，親自主持了受降儀式。在受降儀式結束後，岡村寧次又設宴款待方先覺等降將。9月10日，汪精衛派代表來到衡陽，與方先覺等降將商談參加僞國民政府的適宜。
衡陽城投降的將領，都是蔣介石的黃埔學生。這次有這麼多的黃埔系將領集體投降，開了國軍部隊從沒有過的先例。這讓蔣介石感到很痛心，而且在同盟國面前也丟了面子。好在他當最高領袖的這些年裡，經歷了東北的“九一八事變”、華北漢奸政府的“自治”、凇滬會戰的失敗、國都南京的丟失、再到武漢保衛戰失敗等一系列的的重大打擊，都已經形成習慣了，而且也學會了榮辱不驚了。這次他的學生集體失節，確實讓他大丟臉面，那些政敵們也趁機諷刺他，私下裡說道：“老蔣不總是黃埔長黃埔短的嗎，如今黃埔學生當了降將，看這次老蔣如何收場。”
但此時的蔣介石在痛心疾首後卻變得非常的冷靜，只是在黃埔學生前來晉見喊“校長”或者“恩師”的時候，他的嘴角都會不自覺的抽搐幾下。學生們不爭氣，國內輿論譁然，蔣介石在全國人們面前大丟面子，這些都可以是無所謂，但在盟國面前卻不好交代，情急之下的蔣介石，一面派飛機轟炸衡陽，一面不得不思謀應對之策。
到了9月20日這一天，蔣介石公開發表了一封電文，這是一篇超級混世電文。在電文中，蔣介石先稱讚了方先覺在9月6日發出的“最後電文”，稱讚方先覺以死銘志的革命精神。然後宣稱方先覺現今生死未卜，很有可能已經同衡陽城共寸亡了，極力的掩蓋方先覺等將領已經投降的事實。9月21日，以蔣介石爲首的中央軍事委員會下令公祭第10軍陣亡將士，歌頌方先覺等將領爲國捐軀的英勇壯舉。蔣介石這一系列的舉措，騙過了國人但卻騙不過那些知情者的，他們對蔣介石玩的這套把戲，感到了啼笑皆非。
蔣介石的這些舉措到底意在何爲呢？一是混淆國人的視聽，爲他的黃埔學生遮醜；二是逼着那些降將們自殺“成仁”，爲他這位校長掙回臉面。其實，他這一招又何嘗不是笨拙和弱智的呢？首先，全國這麼大，世界又是這麼的小，就是國民政府死死的掩蓋事實真相，日本人還能忍住不說嗎？更何況第10軍好幾萬官兵、衡陽城內十幾萬民衆，乃至第10軍官兵的家屬，這些悠悠之口又如何能夠堵住？因此混淆視聽，掩人耳目是完全不可能的。其次，他明褒獎暗死逼的做法，又真的能“逼死”那些降將嗎？如果那些降將真的知道廉恥的話，就不會放下武器走進日軍的戰俘營了。
就在蔣介石極力掩蓋事實真相的時候，方先覺等降將身穿着僞國民政府的軍服，在日軍的嚴密監視下，在南京公開接受了僞國民政府主席汪精衛的檢閱。檢閱完成後，方先覺對被服官兵們說道：“大家辛苦了，今後我們就可以安下心來了。現在我們是汪主席領導下的和平救國軍了，今後的糧餉都是由汪主席給我們發放的。汪主席是和平救國的領袖，是致力於挽救中國的英明領袖，我們擁護汪主席，就是擁護和平！”
閱兵儀式後，真相終於浮出水面，蔣介石的努力化做了泡影。全國各大報紙紛紛唾罵方先覺等降將，是中華民國建國以來的最大恥辱，是抗戰以來出現的罪大惡極的漢奸。這些社會各界的譴責，讓方先覺等降將感到了惶惶不可終日。更令方先覺等降將感到不安的是，德國法西斯在歐洲戰場上連吃敗仗，美國盟軍在太平洋上也接連打了幾個大勝仗，大小鬼子們都感到前途暗淡了，在這樣的環境下，他們的壓力就更大了，可以說活着比死了更難受。
方先覺終於按耐不住了，他意識到如果繼續在南京待下去，這漢奸的帽子就再也摘不下去了。他決定冒險而逃，準備死裡求生，於是他先安排副官處長張廣寬先行逃走，並對張廣寬囑咐道：“你逃出去以後，立刻與蔣校長聯繫，然後再助我逃跑。”
11月下旬的一個黑夜，方先覺在軍統局特工的接應下，逃離了南京城，脫離了日軍的控制。幾經輾轉之後，秘密的回到了陪都重慶，結束了他的漢奸生涯。但是他也非常清楚，從此以後他的軍人生涯也就此結束了，蔣校長無論如何也不會再用他了。