1940年6月中旬，国民**军委会
制定了保卫汉口的作战计划，也规定了战略方针， 其中心思想是立足外线，保持部队高度的机动性，利用地形和工事，逐次抵抗消耗日军，以空间换时间，最后转变敌攻我守的战争态势。按此计划，蒋介石自任总指挥，调集第五、第九战区全部兵力和海空军各一部，沿大别山、鄱阳湖和长江两岸，组织防御，准备持久作战。主要目的一在于以空间换取时间，内、外战线结合，消耗、挫败敌人；二是及早内迁工厂、内运物资、整备军队、加紧生产，作长期抗战准备；三是争取国际上同情和支援，期待国际战场的开辟以彻底战胜日军。
这时，国共两党为了抵御民族大敌，进一步加强合作。7月6日，在武汉召开了国民参政会第一届会议。大会**宣告：“中国民族必以坚强不屈之意志，动员其一切物力、人力。为自卫，为人道， 此穷凶极恶之侵略者长期抗战。以达到最后胜利之日为止，”要求全国军民“一切的奋斗，要巩固武汉为中心，以达成中部会战胜利为目标” 中国人民要保卫武汉，坚持抗战，日本侵略者要夺取武汉。结束战争，这就构成了当时中日双方在战略上的一场决战。
武汉地处江汉平原，是平汉、粤汉铁路的交会点。1937年11月国民**部分机构由南京迁至武汉后，该地实际成为中国军事、政治、经济的中心，战略地位十分重要。日军大本营陆军部在日军占领南京后，就开始研究攻占汉口的作战，但由于各方面条件的限制，暂时搁置。1940年4月初，日军大本营决定实施徐州会战时，亦决定实施武汉作战，在制定徐州会战计划时，即“预想到会战以后的形势并把将来进行武汉作战也考虑进去。 ”5月底，日军大本营陆军部决定了在当年秋季进行汉口作战
，6月15日，日本御前会议正式决定实施攻占武汉的作战 。
国民**军事委员会为增强指挥机构与作战能力，决定调整作战序列，于1940年6月中旬新编第9战区。同时决定以第5、第9两个战区所属部队保卫武汉。参加武汉保卫战的部队以及空军、海军，总计14个集团军、50个军，作战飞机约200架，舰艇30余艘，总兵力近110万人。各兵团部队自6月开始分别利用鄱阳湖、大别山脉等天然屏障，组织防御，保卫武汉。苏联援华志愿航空队参加了这次会战。
第九战区司令长官陈诚指挥27个军负责长江南岸的作战，第一兵团薛岳所部防守南浔线，并沿鄱阳湖配置兵力，以南昌为基地，以外线之势击破西进日军，防止日军进攻南昌及迂回长沙；第二兵团张发奎所部确保九江至瑞昌线正面，并沿江构成阵地带，防止日军由瑞昌西进，直趋岳阳、蒲圻、咸宁；汤恩伯军团控制于各重要据点之间，以便随时策应一线作战。第五战区司令长官李宗仁（7月中旬～9月中旬由白崇禧代理）指挥23个军负责江北作战，命第四兵团李品仙所部为右翼兵团，利用长江北岸大别山南麓丘陵湖沼的有利地形遏敌取捷径攻略武汉；以第二十一集团军廖磊所部为中央兵团，布置于太湖、潜山西北山地，相机南下侧击西进之敌；以第三兵团孙连仲所部为左翼兵团，控制于大别山北麓与淮河之间，利用地障，重在阻敌迂回武汉之北；命第二十四集团军韩德勤所部担任敌后游击；以第二十九集团军王缵绪所部为第二线兵团，策应一线作战。另以第一战区在平汉铁路（今北京一汉口）的郑州至信阳段以西地区，防备华北日军南下；第三战区在安徽芜湖、安庆间的长江南岸和江西南昌以东地区，防备日军经浙赣铁路（杭州一株洲）向粤汉铁路（广州一武昌）迂回。这种战略部署，体现了以外线进攻为主，阵地防御和游击为辅的战略防御格局，总体上看，是符合持久战的战略要求的。
1940年6月中旬，国民**军事委员会编成武汉会战中国军队作战指挥序列：总指挥：李明
第9战区：司令长官 陈诚（长江南岸）
第1兵团：总司令 薛岳
第20集团军：总司令 商震（辖第32、第18军）
第9集团军：总司令 吴奇伟
第29军团：军团长 李汉魂（辖第64、第70军）
第37军团：军团长 王敬久（辖第25军）
第4、第8、第66军
第74、第29军
鄱阳湖警备司令部
第2兵团：总司令 张发奎
第30集团军：总司令 王陵基（辖第72、第 78军）
第3集团军：总司令 孙桐宣（辖第12军）
第31集团军：总司令 汤恩伯（辖第13、第 98军）
第32军团：军团长 关麟征（辖第52、第92军）
第11军团：军团长田北要塞指挥官 李延年（辖第2军）
田南要塞指挥官 霍揆彰（辖第54军）
武汉卫戍区：总司令 罗卓英
江南区指挥官：周碞（辖第75军）
江北区指挥官：万耀煌（辖第6、第16军）
武汉警备司令：郭忏（辖第94军）
第37军
湖北全省防空部队
第30军团：军团长 卢汉（辖第60军）
第26军团：军团长 万福麟（辖第53军）
第5战区：司令长官 李宗仁、白崇禧（代）（长江北岸）
第3兵团：总司令 孙连仲
第2集团军：总司令 孙连仲（兼）（辖第30、第42军）
第26、第55、第87军
第4兵团：总司令 李品仙
第29集团军：总司令 王缵绪（辖第44、第67军）
第11集团军：总司令 李品仙（兼）（辖第84、第48军）
第28军团：军团长 刘汝明（辖第68军）
第26集团军：总司令 徐源泉（辖第10军）
第21集团军：总司令 廖磊（辖第31、第7军）
第19军团：军团长 冯治安（辖第77军）
第27军团：军团长 张自忠（辖第59军）
第24集团军：总司令 韩德勤（辖第57、第89军）
第27集团军：总司令 杨森（辖第20军）
第51、第71、第45军
第17集团军：总司令 胡宗南（辖第1军）
日本方面
（1940年）5月，日军在徐州战败后，为积极准备扩大侵略战争。决定先以一部兵力攻占安庆，作为进攻武汉的前进基地，然后以主力沿淮河进攻大别山以北地区，由武胜关攻取武汉，另以一部沿长江西进。后因黄河决口，被迫中止沿淮河主攻武汉的计划，改以主力沿长江两岸进攻。4日，日军华中派遣军调整战斗序列，由其司令官畑俊六指挥第2、第11军共约140个大队25万兵力负责对武汉的作战。以冈村宁次指挥侵华日军第十一军5个半师团沿长江两岸主攻武汉；东久迩宫稔彦王指挥第2军4个半师团沿大别山北麓助攻武汉。以及海军及川古志郎第3舰队120余艘舰艇，日本第一个飞上天的飞行员德川好敏的航空兵团500余架飞机，另以华中派遣军直辖的5个师团分别担任对上海、南京、杭州等地区的警备任务，以巩固后方，保障此次作战。
根据日本御前会议的决定和日本**的已定方针，6月18日，日军大本营以大陆命令第119号下达了实施汉口作战的准备命令。日军根据大本营指示，将徐州会战后正在豫东、皖北地区的第10、第16、第9、第13、第6等师转移南下，集结合肥地区。又从华北及日本国内调遣部队，以加强华中方面冈村宁次指挥的第11集团军，增强逆江作战兵力。
为了进行武汉作战，日军大本营在华中地区集中14个师团的兵力。直接参加武汉作战的是第2军和第11军共9个师团的兵力，约25万余人，以及海军第3舰队、航空兵团等，共有各型舰艇约120艘，各型飞机约300架。
1940年7月上旬，日军大本营颁布华中派遣军新作战序列：
华中派遣军：司令官 畑俊六
第2集团军：司令官 东久迩宫稔彦王
第3师： 师长 藤田进
第10师： 师长 筱畑义男
第13师： 师长 荻洲立兵
第16师： 师长 藤江惠辅
第11集团军： 司令官 冈村宁次
第9师：师长 吉住良辅
第27师：师长 本间雅清
第101师：师长 伊东政喜
第106师：师长 松浦淳六郎
第6师：师长 稻叶四郎
直辖兵团
第116师：师长 清水喜重
第18师：师长 牛岛贞雄
航空兵团 [10]
波田支队
台湾混成旅由芜湖溯江西进，1940年6月11日夜，波田支队趁雨夜突袭安庆，川军27集团军杨森部作战不力，一夜间就被逐出城外，李明大怒，致电杨森，“轻弃名城，腾笑友邦”。要他反攻安庆，杨森回电，徐源泉的26集团军档不住日军第六师团的攻击，暴露了他的侧背，他不得已才退出安庆，这事也就不了了之。
波田支队在攻占安庆后，继续搭乘海军舰艇沿长江西进，6月下旬抵达了江防要塞马当的封锁线外。马当要塞由德国军事顾问设计，国军经营了几个月，耗资无数，坚固异常，是阻拦日本海军的坚固堡垒，蒋介石对它寄于厚望，认为它至少能阻止日军攻势一个月左右。日本海军首先试图从江上打开通道，无奈**、沉船和人工暗礁太多，而且扫雷艇在守军的炮火下也无法扫雷。见江上行不通，日军就改为陆路迂回进攻，而马当要塞附近守军为李韫珩的16军，两周前，李韫珩不知哪根筋搭错了，大敌当前竟然还办了一个为期两周的“抗日军政大学”。6月24日，李韫珩还大肆铺张地办了一个隆重的结业典礼，邀请了16军各级军官和当地士绅参加。日军肯定事先得到了这个情报，于是6月24日凌晨，在16军的防地东流登陆成功，然后顺利地攻下了既无准备，又无主官指挥的香山、香口等地。还好，防守马当要塞长山核心阵地的海军陆战队2大队没有派人参加结业典礼。在总队长鲍长义的指挥下，2大队顽强抵抗，打退了了波田支队的三次大规模集团冲锋。
鲍长义这边打得昏天暗地，李韫珩那边结业典礼则开得隆重得很，讲完话之后又有用餐，喝得一塌糊涂。见16军暂时指望不上，鲍长义赶紧发报给在武汉的老上司谢哲刚。谢哲刚一看电报，吃惊不小，立马报告了蒋介石，同时还紧急请空军出动。蒋介石看了谢哲刚送来的电报，更是大吃一惊，马上打电话给在田家镇视察的白崇禧，让他想办法。白崇禧很快就反应过来，看了一下地图就马上打电话到彭泽的167师，要师长薛蔚英立刻率部增援长山。这边李韫珩和鲍长义通过电话后也反应过来了，这么巧也一个电话打到167师。薛蔚英一下子接到了两个不一样的命令，白崇禧命令他从公路火速驰援，李韫珩则叫他走小路。面对两个不一样的命令，薛蔚英想了很长时间，最后出于对老杂牌白副总长的鄙视，选择了听李韫珩的走小路。这边鲍长义的2大队在坚持了两天后，伤亡已经过半，而且炮弹也打光了。为了避免全军覆没，2大队不得不撤离阵地。日军占领长山阵地后，16军一度反击，但很快就失败了，连马当炮台也跟着丢了。
蒋介石见自己希望能守一个月的马当竟然连一周都没守到就丢了，连夜把九战区司令长官陈诚叫过去骂了一顿。陈诚立马命令16军和49军反攻马当。日军依托马当坚固的一级国防战备工事顽强抵抗，使国军的进攻屡屡受挫、伤亡惨重，陈诚不得不命令停止进攻，退守彭泽。蒋介石对这个结果实在是太不满意了，李韫珩被撤职查办，薛蔚英被枪毙。
波田支队在打退国军反扑后，与来增援的106师团一起直扑彭泽，彭泽失守。见情况严重，陈诚严令驻扎湖口的李汉魂64军反攻彭泽。经过一番拉据战，日军不但打退了李汉魂的进攻，还乘势扑向了湖口，湖口陷落，64军退往九江。占领湖口后，疲惫不堪的日军休整了十几天，22日继续出发向下一个江防重镇九江挺进。23日凌晨，日军又故伎重演，冒雨潜入鄱阳湖，终于在姑塘以南的预11师登陆成功。守军不知什么原因，日军12点就已经登陆了，直到四点才报告上面呼叫增援，后面来援的顾家齐128师又是一支由湘西土着改编而成的，碰上日军没打几下就被打得溃散而逃。稳固登陆场后，106师团在舰炮掩护下向纵深推进，配合正面进攻的波田支队包围九江。见整体态势不利，张发奎命令第2兵团转进，放弃九江，退往二线阵地金官桥一带防守。