quot；，"；以初秋为期，占领汉口"；。
决心已下，战争双方高层开始了运筹决策。
战略部署
日本
继太原会战、徐州会战之后，企图通过武汉会战取得决定性的胜利而一举征服中国，为此调集了为数不少的陆军作战师团。其中，在一线直接作战就有12个师团，此外，还配合以空海军作战部队以及毒气战等特种作战力量和其他作战保障兵力，共组成了两个作战方向集团，内含主战坦克300余辆、各型火炮1500余门、作战飞机500多架以及作战舰船超过120艘。日军一线作战部队35万人左右，二线支援保障性作战部队也达数十万。根据战后发现的大本营陆军部文件，"；（日本）陆军为汉口作战倾注了全力"；，以至"；没有应变之余力"；，当时在日本本土仅保留的一个近卫师团作为战略预备队，在会战开始后也根据指令，作好了随时开往战区支援的一切必要准备。
中国
武汉会战前，中国军队已历经松沪会战、南京保卫战以及徐州会战，既取得了一定战果，包括台儿庄大捷，沉重打击了侵略军的嚣张气焰，但也付出了大片国土沦丧、抗击战线递次后退的代价。痛定思痛，特别是徐州会战的有益经验为中国军队准备武汉会战提供了重要参考。
国民政府为武汉会战组织进行了大量准备工作。依据已经确定的作战方针，军事委员会向有关各战区提出的总要求是，"；战区之军队及行政、党务各机关，无论在何情况下，绝对不准离开原战区，东击西应，奇正并用，以收长期抗战之效"；、"；各战区根据地，应利用地形，构筑工事，集积粮秣弹药，讲求连络通信方法，以备独立作战"；。
根据会战特点，会战指挥部特别突出了江防要塞的建设，除武汉原有凤凰山炮台外，还于1938年初增设了马当、湖口、田家镇、黄鄂四要塞区，成立专门要塞部队，配备上威力巨大的舰炮（系从前期作战自沉或被毁海军军舰上拆下）。其中，马当要塞配备12厘米舰炮12门，湖口要塞配备厘米舰炮6门，田家镇要塞配备厘米舰炮16门，黄鄂要塞配备厘米舰炮10门。此外，各要塞区附近都部署有相应陆军部队协防。
在战场准备方面，区分为"；陆防"；与"；江防"；两大部分，并专门成立了"；武汉城防工程处"；、"；河川工程股"；和"；筑路工程处"；等机构。
"；陆防"；方面，将战区内处于防御第一线内30或100公里处各主要公路破坏，以迟滞敌军进攻。同时严令"；将碉堡立即拆毁，以所得材料，为构筑工事之用，并将全国各地城垣同时拆除"；。此外，强化工事构筑，在原有野战工事和半永久工事的基础上又加筑永久工事，工事强度要求"；能抵抗15厘米榴弹炮及野炮全弹"；，并"；力求纵深配置，而不求在一线上"；。
"；江防"；方面，在马当江段建立了一条阻塞线。阻塞线以石块、水泥、铁丝网及木桩等建成，其顶部低于水面约2米，形如暗礁，并在阻塞线的前后布水雷800余枚。此外，还将会战江段各种航道标志全部毁除。
到1938年5月，武汉及其周边地区的永久性工事总数超过600，外围和内围、江岸大约各占一半。
在会战物资准备方面，强化了粮食（含米面、油盐及其他重要日用品）等战略性物资的管理，专门制定了"；武汉及第9战区战时食粮管理办法"；，该办法规定，"；应备三个月民用粮食"；，并专责"；武汉粮食调剂委员会"；办理"；筹屯"；。另外，第9战区专门"；成立战时粮食管理处，负责统制湖北全省粮食"；。
在会战动员方面，积极动员社会各个阶层、各种力量支援会战，"；成立了商会、工会、农会、学生会、文化团体联合会、自由职业团体联合会、妇女团体联合会"；等各种抗日团体，"；依照着居住地、工作场所和工作性质，组织了宣传、慰劳、征募、工程、运输、侦察、技术、救护、消防、向导十数种工作队"；。这些工作队"；应绝对服从命令，遵守纪律，努力工作，非经呈请核准不得擅自离队，必要时得以军令部勒之"；。
为了争取到更多时间以加固武汉之防卫，中国在6月11日于郑州花园口打开黄河堤坝，这场洪水现在被称为花园口决堤事件阻延了日军对武汉的进攻，但是亦导致1939年华北很多城市出现洪水泛滥。
1938年9月16日，军事委员会制定了《武汉会战作战计划》，"；以自力更生持久战为目的，消耗日之兵源及物质，使敌陷入困难，促其崩溃"；。该计划强调，"；预期在武汉外围与敌主力作战四个月，予敌以最大之消耗，粉碎其继续攻势之能力"；。
中方的会战总体构想是，"；要以持久战、消耗战，打破敌人速战速决之企图"；，"；确保武汉核心、持久抗战、争取最后胜利"；，"；使不能达速战速决之目的，而消耗疲惫之"；，"；此次作战，将不以一城一地的得失进退为重，而在于自动地选择有利的作战地区，达成歼灭敌人有生力量之目的。"；
中方先后共有将近130个师的中国军队投入战斗，而40多艘水面舰只、上百架作战飞机也分别在长江之上、长空之中与侵略者展开了激烈搏杀。中方作战人员共计约110万人。
战争开打
6月13日，日军在海军支援下登陆攻占安庆市，这被视为武汉会战的开端
7月23日，日军进攻九江。九江战略价值十分突出，是日军沿江西进的必经之地，是中国军队实施大武汉保卫战的重要支点，因此双反都志在必得，投入了重兵。
日军集中停泊于长江上的军舰20余艘向岸上守军阵地猛轰，并调来飞机数十架助战。在敌优势火力面前，尽管各守备师拼死抵抗，但终因实力悬殊，战斗逐渐进入不利情形。
第9战区研判战局，担心梯次向九江方向投入增援部队，可能不仅无法根本扭转战局，反而会对在赣北、鄂东主要阵地的坚守防御造成影响，因此决定弃守九江。
7月25日晚中国守军完成撤退，26日晨日军完全占领九江。
国民政府军事委员会对九江作战失利大为恼火，将作战不力的预备第11师、第128师两个师的番号撤消。
8月24日，日军攻占瑞昌。
8月30日，日军攻占广济，广济位于大别山南麓，是武汉保卫战第2线防御体系中的一个要点，距田家镇要塞仅40与公里。
9月15日，日军开始进攻田家镇。田家镇要塞位居九江以西数十公里处，系长江北岸的一处重要江防要塞，地势险要，此处江面甚窄，长江两岸三山并立，互为犄角，易守难攻，被视为长江屏障武汉的重要门户之地。历史上，三国时期东吴军队、清朝太平天国军队都曾在此横江锁道，与魏军、清军大战。
蒋介石曾就田家镇的防卫作战准备工作强调说，"；田、富（位于田家镇对岸）要塞为大别山及赣北我主阵地之锁钥，乃五、九战区会战之枢轴，亦武汉最后之屏障。其地位重要，勿待多言。而崇山对峙，江面狭窄，复有相当工事及备炮，徇我国最坚之要塞。查各该部乃国军精锐，其各激发忠勇，以与要塞共存亡之决心，积极整备，长期固守，以利全局，以扬国威，并晓谕官兵共体兹意"；，
9月29日，田家镇失守，日军亦付出惨重代价。日军在黄梅、广济、田家镇一线大别山南麓战场的一系列战斗中，元气大伤，西进步伐明显放缓，日军直至10月下旬方才重新展开进攻占领上巴河地域。
9月19日日军渡过黄河，9月21日攻占庐山。
第9战区第一兵团司令长官的薛岳根据万家岭一带系山岳丛林地的特点，将部队部署成了反八字形阵势，自言，"；如袋捕鼠，又如飞剪，敌犯右则中左应，犯左则中右应。敌苦钻进来，就很难逃出去。"；
薛岳此战的"；胃口"；很大，"；决抽德星、南浔、瑞武3方面兵力之第66军、第4军、第74军、第187师、第139师之一旅、第91师、新编第13师、新编第15师之一旅、第142师、第60师、预备第6师、第19师"；共计超过10万人，"；断行围击"；，在以第4军正面阻击106师团的同时，以其他部队取四面包围，向中心地带分进合击的战法，务求一举全歼来犯之敌。
10月1日至3日间，懵懂无知的日106师团在遭遇中方第4军防御阵地之后，拼死向前突击，并调来飞机助战，大有一副"；必欲钻进口袋而后快"；的样子。在组织正面阻击的同时，各路中国军队迅速靠拢过来，包围圈越收越紧。
经过10月5日、6日上午两日与106师团的正面交战之后，薛岳于6日下午下达了合围总攻命令。
10月7日午后，总攻陆续展开。各参战部队都奋勇向前，与敌死战，山中各处杀声震天。据一位参战的中国军人回忆，"；被困于万家岭之敌，抱困兽尤斗之心，对我军围歼，顽强抵抗"；、"；战斗越打越激烈，每个山头，每个村庄，反复争夺，一日而数易其手"；。
另一方面，日106师团亲身经历此战的一名幸存者那须良辅后来在回忆中这样写到，"；雷鸣谷是周围环山的狭小盆地，我们向这峡谷进军。后来才知道，周围的山中有数万敌军在等待我们"；、"；当我发现敌军来袭时，我听到令人恐怖的迫击炮声越过我的头上在前面50米的地方爆炸了。炮弹击中了马群，马群炸了窝般的在烽烟中乱冲胡撞。离开九江时有数千匹马，到雷鸣谷，连一匹马也没有了。从第二天开始，我们的中队就躲在水沟的土堆四周跟敌军对峙。然而由于四周的山中都是敌人，子弹从四面八方飞过来"；。
在另外一份日军遗失于战场的阵中日记中有这样的记载，"；前所未有的激战，中队、小队长死亡很多，战斗仍在艰苦进行，与家人团聚的希望是困难的。"；
此战中，时任51师第305团团长的张灵甫表现突出，先是带领奇兵从绝壁而上突袭得手，后是带伤坚持指挥战斗，坚决堵住了日军突围方向。万家岭战斗结束，张灵甫即被提升为旅长，此后扶摇直上，成为国民党军中“王牌中的王牌”74师师长。，
在冈村不断的严厉要求下，10月10日之后，日第27师团、第17师团、第102旅团等在战车大队、炮兵联队的配合下持续向万家岭地区突进，中国军队外围阻击阵地承受的压力越来越大。
鉴于106师团主力大部已被歼，预定作战任务总体完成，同时自身伤亡也较大，急需补充休整以利后战，薛岳于10月13日向各部下达了撤出战斗的命令。
薛岳在向军事委员会上报的电报中说，"；此次敌穿插迂回作战之企图虽遭挫折，但我集中围攻，未将该敌悉歼灭，至为痛惜"；，但此战几乎予日军整整一个师团以毁灭性打击，歼敌万余，缴获各型火炮近50门，轻重机枪超过2