父亲随即召集长沙警备司令酆悌、省保安处长徐权，要求他们立即拟出焚城计划。下午四点左右，酆悌、徐权送来了焚城计划，父亲在核定计划时还一再叮嘱：“第一，必须在我军由汨罗江撤退后，等待命令开始实施；第二，举火前必须放空袭警报、紧急警报，待群众离家后方可执行。”
这一天，父亲活动极多，到深夜即13日凌晨二时才入睡。他还没怎么睡着，就听见副官王建成来报告说：“城内很多响声，已经起火。”
父亲起床后发现三四处都已经起火了。父亲开始电话还打得通，后来就打不通了。
火势越烧越旺。
原来是警备司令部、警察局和警备二团误传日军已至，仓促放火。这时候，日军离长沙还有200多里。
况且，长沙周围驻扎着10多万国民党正规部队严防死守，要想突破防线并非易事。所以最高军事当局虽然在白天下达了准备毁城的文书，但并没有正式下达毁城的命令。然而谣言却在长沙城中迅速传播，说日军今夜即将入城。
全城人心惶惶。
大火首先从省政府和警察局等重点部门点起，然后点燃学校、医院等单位，最后挨家挨户放火，许多人还在梦中已葬身火海。一把大火把绵延几公里的长沙古城烧为灰烬。据政治部调查：2000多人在火灾中死亡，烧伤者不计其数。省政府、省市党部、高等法院等机关，湖南大学、南华女中、省立长沙高中等学校，湖南省银行、交通银行等银行以及工厂、医院、民房等建筑物几乎全部被毁，建筑物完好保存的所剩不多。无论是公有财物还是市民的私有财产，带出火海的寥寥无几，损失极其惨重，无法估计。
虽然大量证据证明纵火是下面军警不遵守规定私自所为，同最高军事当局和父亲等人无关，但父亲作为湖南省主席，也负有疏忽的责任。
当时也有人说，这与蒋介石的限一小时到的焚城电文有关。如果没有电文，父亲他们就不会做匆忙的准备。也有人说，如果不焚城的话，日本军随时会进攻长沙的，烧了长沙城是保全长沙城。
但是，毕竟，长沙这座名城一夜之间成为瓦砾场，父亲内疚心痛不已。父亲知道自己应该负责任。内心一直有着沉重的负担。母亲说，父亲一直是个做事情提得起放得下的人，但是大火之后很长一段时间都变得提不起放不下了。
蒋介石随即飞来长沙，把警备司令酆悌、警察局长文重孚、警备二团团长徐琨交付军法审判，随即枪决，父亲则革职留任，办理善后事宜。
1958年12月号的《人民文学》发表郭沫若的《洪波曲——抗日战争回忆录》，其中第15章关于长沙大火有这样的描述：
“放火烧长沙，是张治中、潘公展（时任省政府秘书长）这一竿子人的大功德。他们是想建立一次奇勋，摹仿库图索夫的火烧莫斯科，来它一个火烧长沙市。”
“他（张治中）完全是贪图功名，按照预定计划行事。他把陈诚（时任战区司令长官）蒙着了。十二日的当晚甚至扣了陈诚的交通车。他把周公（时任国民政府军事委员会政治部副部长）蒙着了，竟几乎使周公葬身火窟。他满以为敌人在进军，这样他便可以一人居功而名标青史，结果是一将功未成而万骨枯！”
父亲看了这些带有个人攻击的描述，十分气愤，一些冤枉话说得太过分、太厉害了。
当初，父亲想把问题报告周伯伯，但担心会使郭沫若认为这是在告他的“御状”。所以，他就直接写信给郭沫若了。
后来，周伯伯还是知道了这件事。中央统战部负责人告诉父亲，郭沫若这样写不合适，我们要郭改正。
在父亲给郭沫若的信中，对郭沫若所写的许多不实之处一一驳斥：
父亲说，11月12日他和陈诚住在一处，焦土的事彼此作过商量，火起时大家都在睡梦中。把周公蒙着了，竟几乎使周公葬身火窟更是无稽之谈。12日晚上他还和周伯伯通过电话，请他13日中午吃饭谈话。至于潘公展，更是冤枉也，潘公展任秘书长只一个月，大火前几天就去了沅陵。
父亲给郭沫若的信，是1959年1月7日发出的。1月10日，郭沫若给父亲回信：“请您注意那里面的一句话：‘他们的计划是得到了那位当局的批准的’。那就是说，主要该由蒋介石负责，而你们是执行命令罢了。谢谢您把当时蒋的指令告诉了我，证明我的猜测没有错。您不幸是在蒋下边和潘公展共事，我说：‘放火烧长沙是张治中、潘公展这一竿子人的大功德，他们想建立一次奇勋……’并不是专指你一个人。”
“《洪波曲》准备出单行本，也将收入《沫若文集》，我想把您的长信作为附录，想来可以得到您的同意。请赐复。”
父亲在收信后的第三天给郭沫若又写了一封信，信中指出：“您特别强调‘他们的计划是得到了那位当局的批准的’那句话，并且加以解释，说是‘主要该由蒋介石负责，而你们是执行命令罢了。谢谢您把当时蒋的指令告诉了我，证明我的猜测没有错’。”
父亲告诉他：“你的猜测还是错了。为什么？因为如果是我拟的计划而蒋加以批准，这就变成我主动而蒋被动了。事实上是蒋主动而我被动的，这显然有实质上的差别……你那样解释，逻辑上似乎是说不过去的。”
在家里，父亲还说《洪波曲》里有许多描述错误的地方。
郭沫若于1959年1月18日给父亲第二次复信，信中说：“承您同意把您的长信作为附录，并蒙您进一步指出我的一些错误，谨向您表示感谢。您的信实在是宝贵的史料。”
据出版《洪波曲》单行本的百花文艺出版社同志回忆，父亲的长信确实准备作为附录发表，并已转到了出版社。但后来因为郭沫若直接在文中做了修订，这信就搁在了原百花文艺出版社社长林呐收存的一部《洪波曲》里。“文革”中，这部存有信的书被造反派抄去，后来书被退回时，信已经不见了。
有一次，郭沫若看到父亲，握着他的手说：“真对不起，请恕罪！”算是道歉了。
这样一来，发生任何事情，责任都是你张治中的。我建议，你把这个责任推给重庆的警备司令。你的人可以换成便衣，做内部保卫。
