徐州会战，中国军队失利，日军得以将南北两战场连接，对进一步侵华造成有利形势。为图早日结束对华战事，以应付可能发生的对苏、英、美的战争，日军实际上未作什么休整，继续深入华中作战。以为击败华中地区中国军队主力、占领中国腹心地区就可结束侵华战争。国民政府军事当局对此早有预测，因而在徐州会战之前就提出“保卫大武汉”的号召，陆续抽集兵力，调整部署，作出相应准备，并确定以持久、消耗敌人的战略，争取4至6个月时间。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。军事委员会作战部署的重点在武汉外围地区，所以武汉保卫战的主要战斗、战役大都在武汉外围地区进行。作战历时4个多月，可分为序战、前方要地防守作战、主要阵地防守作战，以及武汉三镇放弃后阻击日军深入作战等几个阶段。

　　序战阶段自1938年6月初到7月20日。在此期间，日军由合肥南下的部队在其海军配合下攻占安庆、桐城，中国守军被迫退据潜山、太湖，暂时形成对峙。但自6月下旬起，日本海、陆军相互配合。以蚕食的方法逐步攻占马当、彭泽、湖口等沿江各要地迫近九江取得沿江西犯的有利形势。

　　前方要地防守作战阶段自7月下旬至8月下旬，前后约1个月。在江北方面，双方曾在太湖、宿松、潜山附近地域反复争夺。黄梅失守后，守军曾组织反击，未能恢复，双方对峙。北翼的守军采取纵深配备，分守霍山、六安及商城、潢川之线。日军占领了霍山、六安一线后，虽与守军在几个方向上对峙，但未作深入攻击。在江南沿江方向，日军利用已控制鄱阳湖的有利形势，于7月下旬在海、陆军配合及空军支援下进占姑塘，作为桥头堡，继而增加兵力，会同沿江进攻的另一部兵力合击九江，九江旋告不守。至此大江南北的重要据点多成为日军集结兵力、从事进攻准备的前进基地。

　　主要阵地防守作战阶段起自8月下旬。日军正式向汉口进军但江南沿江方面日军被南精路、德星路守军阻击和侧击，进展缓慢，双方长时相持均稍有伤亡。到8月下旬日军增兵猛攻瑞昌。攻占瑞昌后分兵多路，继续西进，均受到守军的阻击。9月下旬沿江进攻的日军经激战后占领富池口要塞。在江北岸方面，守军企图恢复黄梅，未能得手。日军增加兵力趁势进攻。9月初旬武穴、广济相继失陷。守军多次组织反攻，未能恢复。于是日军在海、陆、空军协同下猛攻田家镇要塞。9月下旬该要塞失守。富池口、田家镇要塞陷落后，武汉门户洞开形势严峻。北岸守军继续在新春、兰溪、黄冈一带逐次抗击日军；10月下旬黄陂失陷后继续在阳新、辛潭铺一线抗击日军。到10月中旬，该线被日军突破，阳新、辛潭铺先后陷落。但在鄂赣边境作战的第九战区主力长期在南得、星德、瑞武线上阻击和侧击日军子以极大伤亡。瑞昌陷落后 日军沿瑞德公路继续南进，攻占了南得路上的马回岭。9月下旬，日军第27师团一部及第10师团一部台力沿瑞武公路西犯，企图攻占武宁以威胁德安。第108师团为协同其作战以主力向西迂回。薛岳抽调3个军的兵力将该师团一部歼灭于万家岭附近，日军伤亡惨重。时称“万家岭”大捷。

　　在北线豫鄂边区方向，自8月下旬起，日军第2军兵分两路进攻，南路经霍山指向商城，北路自六安指向固始。其南路在商城以东地域受到守军阻击，进展缓慢。9月中旬日军攻占商城然后转向西南，企图越过大别山直扑武汉守军凭险抵御，日军到IO月中旬才越过大别山。其北路干9月下旬攻占罗山，迫近信阳经守军反击直到10月中旬方占领信阳。

　　10月25日，守军主动放弃武汉，武汉保卫战即告结束。第五占区留一部兵力于大别山区，其余撒向平汉线西大洪山和桐柏山区；第九战区留薛岳兵团于南河线，主力沿粤汉线南撤。日军于26日、27日占领武汉三镇11月12日占领岳阳，停止于岳阳、通城一线。