父親隨即召集長沙警備司令酆悌、省保安處長徐權，要求他們立即擬出焚城計劃。下午四點左右，酆悌、徐權送來了焚城計劃，父親在核定計劃時還一再叮囑：“第一，必須在我軍由汨羅江撤退後，等待命令開始實施；第二，舉火前必須放空襲警報、緊急警報，待群眾離家後方可執行。”
這一天，父親活動極多，到深夜即13日淩晨二時才入睡。他還沒怎麼睡著，就聽見副官王建成來報告說：“城內很多響聲，已經起火。”
父親起床後發現三四處都已經起火了。父親開始電話還打得通，後來就打不通了。
火勢越燒越旺。
原來是警備司令部、警察局和警備二團誤傳日軍已至，倉促放火。這時候，日軍離長沙還有200多里。
況且，長沙周圍駐扎著10多萬國民黨正規部隊嚴防死守，要想突破防線並非易事。所以最高軍事當局雖然在白天下達了準備毀城的文書，但並沒有正式下達毀城的命令。然而謠言卻在長沙城中迅速傳播，說日軍今夜即將入城。
全城人心惶惶。
大火首先從省政府和警察局等重點部門點起，然後點燃學校、醫院等單位，最後挨家挨戶放火，許多人還在夢中已葬身火海。一把大火把綿延幾公里的長沙古城燒為灰燼。據政治部調查：2000多人在火災中死亡，燒傷者不計其數。省政府、省市黨部、高等法院等機關，湖南大學、南華女中、省立長沙高中等學校，湖南省銀行、交通銀行等銀行以及工廠、醫院、民房等建築物幾乎全部被毀，建築物完好保存的所剩不多。無論是公有財物還是市民的私有財產，帶出火海的寥寥無幾，損失極其慘重，無法估計。
雖然大量證據證明縱火是下面軍警不遵守規定私自所為，同最高軍事當局和父親等人無關，但父親作為湖南省主席，也負有疏忽的責任。
當時也有人說，這與蔣介石的限一小時到的焚城電文有關。如果沒有電文，父親他們就不會做匆忙的準備。也有人說，如果不焚城的話，日本軍隨時會進攻長沙的，燒了長沙城是保全長沙城。
但是，畢竟，長沙這座名城一夜之間成為瓦礫場，父親內疚心痛不已。父親知道自己應該負責任。內心一直有著沉重的負擔。母親說，父親一直是個做事情提得起放得下的人，但是大火之後很長一段時間都變得提不起放不下了。
蔣介石隨即飛來長沙，把警備司令酆悌、警察局長文重孚、警備二團團長徐琨交付軍法審判，隨即槍決，父親則革職留任，辦理善後事宜。
1958年12月號的《人民文學》發表郭沫若的《洪波曲——抗日戰爭回憶錄》，其中第15章關于長沙大火有這樣的描述：
“放火燒長沙，是張治中、潘公展（時任省政府秘書長）這一竿子人的大功德。他們是想建立一次奇勳，摹倣庫圖索夫的火燒莫斯科，來它一個火燒長沙市。”
“他（張治中）完全是貪圖功名，按照預定計劃行事。他把陳誠（時任戰區司令長官）蒙著了。十二日的當晚甚至扣了陳誠的交通車。他把周公（時任國民政府軍事委員會政治部副部長）蒙著了，竟幾乎使周公葬身火窟。他滿以為敵人在進軍，這樣他便可以一人居功而名標青史，結果是一將功未成而萬骨枯！”
父親看了這些帶有個人攻擊的描述，十分氣憤，一些冤枉話說得太過分、太厲害了。
當初，父親想把問題報告周伯伯，但擔心會使郭沫若認為這是在告他的“禦狀”。所以，他就直接寫信給郭沫若了。
後來，周伯伯還是知道了這件事。中央統戰部負責人告訴父親，郭沫若這樣寫不合適，我們要郭改正。
在父親給郭沫若的信中，對郭沫若所寫的許多不實之處一一駁斥：
父親說，11月12日他和陳誠住在一處，焦土的事彼此作過商量，火起時大家都在睡夢中。把周公蒙著了，竟幾乎使周公葬身火窟更是無稽之談。12日晚上他還和周伯伯通過電話，請他13日中午吃飯談話。至于潘公展，更是冤枉也，潘公展任秘書長只一個月，大火前幾天就去了沅陵。
父親給郭沫若的信，是1959年1月7日發出的。1月10日，郭沫若給父親回信：“請您注意那里面的一句話：‘他們的計劃是得到了那位當局的批準的’。那就是說，主要該由蔣介石負責，而你們是執行命令罷了。謝謝您把當時蔣的指令告訴了我，證明我的猜測沒有錯。您不幸是在蔣下邊和潘公展共事，我說：‘放火燒長沙是張治中、潘公展這一竿子人的大功德，他們想建立一次奇勳……’並不是專指你一個人。”
“《洪波曲》準備出單行本，也將收入《沫若文集》，我想把您的長信作為附錄，想來可以得到您的同意。請賜復。”
父親在收信後的第三天給郭沫若又寫了一封信，信中指出：“您特別強調‘他們的計劃是得到了那位當局的批準的’那句話，並且加以解釋，說是‘主要該由蔣介石負責，而你們是執行命令罷了。謝謝您把當時蔣的指令告訴了我，證明我的猜測沒有錯’。”
父親告訴他：“你的猜測還是錯了。為什麼？因為如果是我擬的計劃而蔣加以批準，這就變成我主動而蔣被動了。事實上是蔣主動而我被動的，這顯然有實質上的差別……你那樣解釋，邏輯上似乎是說不過去的。”
在家里，父親還說《洪波曲》里有許多描述錯誤的地方。
郭沫若于1959年1月18日給父親第二次復信，信中說：“承您同意把您的長信作為附錄，並蒙您進一步指出我的一些錯誤，謹向您表示感謝。您的信實在是寶貴的史料。”
據出版《洪波曲》單行本的百花文藝出版社同志回憶，父親的長信確實準備作為附錄發表，並已轉到了出版社。但後來因為郭沫若直接在文中做了修訂，這信就擱在了原百花文藝出版社社長林吶收存的一部《洪波曲》里。“文革”中，這部存有信的書被造反派抄去，後來書被退回時，信已經不見了。
有一次，郭沫若看到父親，握著他的手說：“真對不起，請恕罪！”算是道歉了。
這樣一來，發生任何事情，責任都是你張治中的。我建議，你把這個責任推給重慶的警備司令。你的人可以換成便衣，做內部保衛。
