东路日军在在江西北部的修水一带，发动侧攻，然后转向向西南方向切入湖南东北部。
中路军则是由湖北南部发动攻势，与江西的日军会师，在湖南东北部占领战略位置，以等待围歼中国军队的机会。
西路军则是日军主攻的作战部队，由岳阳南下，对中国军队的主力造成压迫，迫使中国第九战区的主力部队，退向湖南的东北角，这样日军就可以能够在湖南平江，或是江西修水一带的地区，围歼到中国军队主力。
原先日军的这个作战计划，并未将攻占长沙设定为作战的主要攻击目标。
而蒋介石对于日军的这次攻击，反应相当地谨慎，在刚开始之时，他不清楚日军的作战企图与投入的兵力！
因此在白崇禧的建议下，决定给薛岳非常具有弹性的作战空间指令，以保全中国部队的作战主力为最高的原则，甚至必要时可以放弃长沙，在衡阳进行决战，以求中国军队主力避免被日军盯牢，而遭到严重的打击。
但是薛岳却看出日军军力不足，决心确保长沙，给日军一个重大的打击。
一九三九年九月十四日，日军的一零一师团的一零二旅团，与一零六师团主力，组成东路军开始出兵攻击在江西北部的中国军队的阵地。
第九战区代理司令官薛岳下令，第十九集团军司令官罗卓英指挥所部，进行逐步抵抗、相机转进，因此日军在刚开始进攻的时候，并未遭到中国军队强烈的抵抗，所以日军就越发大胆深入进兵。
日军没有料到中国军是以有计划的转进方式后退，就等日军深入与兵力分散之后，再设法进行决战。
在表面上，日军在江西北部一带的进展相当顺利，但就是没有捕捉到中国军队的主力，日军只有依照原先的作战计划，朝西南方向切入湖南，准备与在湖南北部作战的日军会师，合围中国的野战部队。
不过，江西、湖南在这一带的地形结构非常复杂，幕阜山的山岳绵延，日军的重装备在这种复杂地形运动迟缓，主要道路又遭到了中国军队有计划的破坏，因此日军后续的进展并不顺利，同时中国军队虽然一路后退，但是并未遭到日军严重的打击。
所以当日军深入复杂的山地之后，罗卓英即指挥部队，开始将抵抗开始逐步地增强，甚至开始进行猛烈的反击，企图截断日军的补给线，日军这时才发现，自己在复杂的山区中，很难顺利的进军，更难以越过江西西北的山岳地带，进入湖南而与南下的日军会师。
由于在开始的时候，冈村宁次看到在江西发动攻势的东路日军，进展顺利，同时发现重庆方面，有意放弃防守长沙的布阵，于是大胆下令在湖南北部的日军第六师团。
在九月二十二日，开始强渡新墙河，对中国第十五集团军的关麟徽部发动攻击，同时也出动助攻的上村支队，从洞庭湖登陆，组成包抄我中国军队左翼的西路军，以压迫中国军队向东撤退。
并且下令日军三十三师团与奈良支队，从湖北南部的中国军队阵地之间，组成中路军，进行大胆穿透作战，一举越过通城与麦市，直驱湖南平江，企图包围中国第十五集团军，迫使后退的中国军队的主力与日军进行决战。
原本蒋介石担心日军来势汹汹，因此指令部队的作战，可以保持弹性，若是日军主力强攻长沙，可以向东撤退，而保持对日军侧翼压力，避免进行决战。
但是第九战区代理司令长官薛岳，却已正确地看出日军兵力分散，冈村宁次又低估了作战地区的复杂地形，而严重影响到日军分进合击的计划，因此大胆地决定，将在长沙外围阵地与日军进行决战。
日军在湖南沿粤汉铁路南下主攻的部队，虽然一路进展顺利，但是却在中国军队机动迎战，灵活与迅速脱离战场的战术下，并没有捕捉到中国军队的主力，日军分散在各路的部队又无法顺利的对中国军队进行合围。
在江西北部作战的日军一零六师团，在幕阜山复杂的山地遭到中国军队有力的抵抗与包围下，日军补给线竟遭切断，差点就要受到围歼的打击，只好全力突围。
那里还会有力量敢到湖南进行会师。加上这时精锐的中国第七十四军（军长王耀武），开始在江西北部出击，使得日军遭到极大的压力，在江西北部的日军被迫全面放弃进入湖南会师的计划。
从湖北南下的日军奈良支队，向东旋转，虽然与由湖北南部南下的日军三十三师团，在湖南东北部完成会师，但却根本没有包围到华军的十五集团军。
同时，日军第六师团与上村支队会师之后，原先也有机会强攻长沙，但却受到薛岳部队的诱导，转向湖南东部追击华军，并企图与江西的日军会师。
不过由于在江西作战的东路日军，因为耗损过大，为了安全起见，已经开始退回原先的阵地，因此日军也失去了在湖南东北部合围中国军队的机会。
这时日军既会师不成，在湖南的兵力就越发显得单薄，再遭到薛岳部的强力反击，使得日军已经开始有些孤军深入的危机感了。
由于冈村已错过进攻长沙的机会，于是不待中国军队之反击合围形成态势，就下令在湖南的日军，分头撤军，并沿途对经过的地区大肆进行破坏。
最后在一九三九年十月十四日，所有参战的日军，都撤回原来的战线。
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