由内乡向西峡口及淅川进攻的日军第１1０师团及战车第３师团，在击退沿途阻击的第６８军主力及新８军、第１５军、第８５军各一部后，其第１３９联队及战车第３师团一部于３１日攻占西峡口，第１６３联队及战车第３师团主力于４月１日占领淅川。守军第６８军已于日军到达前退向荆紫关一带。围攻南阳的日军第８７旅团经准备后，于３０日凌晨开始攻击。该旅团共有６个独立步兵大队（第８７旅团２个，第８８旅团２个，第１１５师团第８６旅团１个，独立混成第９２旅团１个）、１个炮兵大队（１０５毫米野炮８门）和１个战车中队（战车６辆）。经激烈战斗后，其第６１７大队在猛烈炮火支援下，于当日１６时５０分由西北角突入南阳城。守军第１４３师与突入的日军展开巷战。此时第五、第一战区部队均已退至淅水、丹江一线，南阳已成孤城。第１４３师于３０日夜由城东南角撤离，日军于当日２４时完全占领南阳城。
日军第１１５师团从邓县进攻老河口和李官桥，其第８６旅团从文渠集、七里河继续西进，在与守军第４７军发生短促战斗后，于２９日占领了丹江东岸的李官桥。４月１日和２日，守军进行反击。日军为加强李官桥的防御，４月６日将骑兵第４旅团调至该地。
骑兵第４旅团于３月２７日进攻光化城受挫，３１日及４月１日又连续数次向老河口发动攻击，但均被第１２５师击退，且受重创。其骑兵第２５联队４个中队因伤亡太多，最后将４个中队缩编为１个临时集成中队。日军第１１５师团主力４月２日到达老河口后，骑兵第４旅团划归第１１５师团指挥，该师团将该旅团撤至老河口东北约２５公里的孟家楼休整。由于李官桥形势紧张，才将该旅团调去增援第８６旅团。第１１５师团主力到达老河口外围后，鉴于骑兵第４旅团进攻受挫、反遭歼灭性打击的情况，不敢立即发动进攻，俟进攻南阳的野战重炮兵第６联队到达，并运送足够的弹药和将战车第１３队的１０辆战车修整完成后，于４月７日拂晓发起攻击。激战终日，日军的多次冲击均被击退。其主攻方向上的第２６大队在炮兵及工兵直接支援下一度由北城墙击毁的缺口处突入城内，但在第１２５师的英勇反击下，日军先头第１中队基本被歼，其他中队被迫退回。当晚又组织两次攻击，也遭失败。４月８日１０时，日军经整顿后再次发动猛攻，在炮火掩护及战车前导下，经过近４小时的肉搏血战，日军终于以伤亡近４００人的代价，于１３时５０分左右突入城内。守军第１２５师一面实施巷战抵抗，一面组织撤退，当天傍晚分两部分别撤至汉水西岸和老河口以南地区。老河口为日军占领。
担任牵制作战的日军豫西地区队第１１０联队于３月２２日夜从洛宁出发，其先头部队于２３日拂晓在马店（洛宁西南约１０公里）附近与守军新３５师一部发生短时战斗，于当日１６时进占长水镇。２４日继续西进时遭到守军第３８军及第９６军一部的阻击，于２７日进占故县。４月９日，第９６军及第３８军分由两翼迂回攻击，日军第１１０联队撤回洛宁，恢复原态势。
早在４月４日，蒋介石即电令第一、第五战区组织反攻，说日军补给仅能维持数日，天雨路泥泞，战车难以活跃，此正歼敌最佳良机，希积极反攻。但当时守军各部正遭日军进攻，无力组织大规模的反击。４月１２日夜，守军第４１、第４５军各一部反攻光化、老河口，第５５军及第６９军各一部反攻邓县，第４７军一部反攻李官桥。但均被日军击退。日军第１１５师团并在反击中于１５日攻占新野。４月２８日，守军第２２集团军一部曾一度攻至老河口城区，但因后继缺乏，仍被迫退回汉水西岸。此后双方即形成对峙。
日军在山西的第１军为策应豫西作战，曾令其第６９师团、第１１４师团各一部于５月１６日从陕县向灵宝、官道口进攻，在守军第４集团军及第４０军的协力反击下，于５月２５日退回陕县和会兴镇（今三门峡市）。
２ 鄂北地区战斗
日军驻武汉地区的第３４军根据派遣军的命令，命其第３９师团沿襄河西岸北进，企图切断守军从老河口向西的退路，以策应“华北方面军”第１２军的作战。由于该师团分散守备宜昌、鸦鹊岭及当阳等地，只能抽出３个步兵大队，因而又从驻应城、沙市、南昌、信阳、咸宁的日军中各调１个大队，从九江的日军中调１个山炮大队。总计步兵８个大队、山炮１个大队，约５０００余人。
３月２０日夜，第３９师团先于第１２军开始行动，用奇袭及潜进方法一举攻占盘池庙、石桥驿，迅即逼近至守军第５９军的主阵地前。２１日，日军分３路以６个大队为第一线部队，向第５９军阵地发动猛攻，主攻方向在右。守军暂５３师及第１８０师奋起抗击。激战至当夜２３时，阵地终于被日军突破。２２日，日军继续攻击，迫使第５９军节节北移。暂５３师第１团在胡家集阻击战斗中伤亡重，团长陈振凯英勇牺牲。日军乘势于２３日晨攻占鄂北重镇宜城。第５９军急命第３８师接替暂５３师，在宜城以北组织防御，掩护暂５３师向八都河撤退。但日军突然转移主攻方向，由其中央一路向第１８０师防守的安家集阵地攻击。２４日晨，日军全线发动进攻，守军被迫逐次向北收缩。退至八都河的暂５３师再度投入战斗。２５日，第３３集团军令第５９军全力退守南漳，汉水西岸欧家庙一带防守任务由第６９军接替。
２７日，正当日军全力向北进攻之际，刘峙竟令第３３集团军以最小限兵力对荆门、当阳警戒，主力即刻驰移谷城、石花街一带。第３３集团军接令后仅留置第１８０师于南漳以南协同第１７９师继续抗击日军，主力向北转移。日军乘机于２８日攻占南漳，其右路亦突破欧家庙阵地，向襄樊前进。
第３３集团军见南漳失守，即停止向北转移，令暂５３师同第６９军的暂２８师侧击向襄阳前进的日军，令第３８师协力第７７军反攻南漳。此时南漳仅有日军独立第２３１大队，中国军队于２９日收复南漳，歼日军一部。但当夜襄城被日军第３９师团主力攻占，３０日晨樊城亦告失守。守军第６９军之一部撤至邓城附近地区，该军位于襄河西岸的暂２８师则转向何家台子（襄阳西南约１５公里）一带集结。
日军第３９师团攻占襄樊后，以主力继续向谷城进攻，以一部反击南漳。激战至４月３日，南漳又被日军第２３３联队攻占。守军第７７军及第１８０师伤亡甚多，仅残部突围而出。由襄樊北进的日军第２３２联队已越过茨河，先头进至南河南岸附近。此时第３９师团感到已将力量使用至极限，如再前进，则有被中国军队包围、歼灭的危险，经军部同意，于３日晚下令停止前进，撤回襄阳。当夜日军第２３２联队即秘密退至茨河，尔后再撤至襄阳。日军在襄阳、樊城、南漳、宜城等地大肆抢掠人民群众的牲畜、粮食以及商店中的布匹、白糖、纸烟、药品和各种杂货，用汽车及船舶运回武汉地区，该师团亦逐次退回荆门、当阳地区。守军第３３集团军跟踪追击。４月中旬，鄂北地区恢复战前态势。
豫西、鄂北战斗期间，第十战区遵照军事委员会关于“对敌行牵制性攻击，策应第五战区作战”的命令，令暂９军、第７军的第１７３师及豫南挺进军（游击部队）派出部队，３月３０日开始向漯河至信阳以南的平汉路进击。３月３１日及４月３日，第１７３师及暂９军的部队一度分别袭入正阳城及汝南城，４月５日还袭击了遂平车站，并破坏了铁路及日军通信线路多处。当日军第３９师团开始由襄樊撤返原防时，该两部曾进入平汉路以西地区，配合第五战区部队收复了舂水及象河关。
豫西、鄂北战斗期间，中国空军在美国空军支援下完全掌握了战场制空权，日军“后方空域，亦在中、美空军掌握之中”。因而，整个作战期间日军航空兵仅进行过４次空袭，投弹１２枚。中国空军第４、第１１大队及中美空军混合团第１、第３大队全力支援第一、第五战区作战。中美空军混合团主要用于敌后攻击，对新乡、郑州、许昌、南阳等地的日军兵站补给基地、空军基地以及铁路沿线等实施轰炸，以摧毁其军事设备、军需物资及阻挠其运输；中国空军则控制战场上空，制压日军炮兵、战车，直接协同地面部队战斗。日军战车第３师团受中国空军连番攻击，不仅损失巨大（如其第１３队出发时有战车２２辆，至使用时仅剩１０辆），而且白昼不敢行动，以致本来用于步兵之前的快速突击力量却始终在步兵之后行进。从３月２２日至５月１日，中国空军的４个大队（含中美空军混合团）共出动１０４７架次（其中轰炸机出动３９３架次），共炸毁日军火炮２４门、战车３６辆、卡车１７２辆、船４８艘、地面飞机１８架等，在空战中击落日机５架。中国空军损失５架。
二、 芷江地区作战
（一） 战前一般情况及双方的作战指导
芷江位于湘西雪峰山脉环抱之中，是国民政府重要战略基地之一，储备有大量作战物资。中、美空军在粤赣边区及湘、桂一带的基地被日军摧毁后，芷江机场成为中国空军的重要基地。日本派遣军将进攻芷江地区的任务交给第６方面军的第２０军执行。该军在进攻永新、遂川、赣州等地后由于占领区大为扩大，所属部队仅警备即已感到不足，无力集中必需的兵力，因而除从日本本土抽调第４７师团到湘西外，还将第１、第２野战补充队改编为独立混成第８１、第８２旅团，并从第６４、第１１６师团等单位抽调一批骨干人员，与刚从日本国内征来的１７岁少年兵编成独立混成第８６、第８７旅团和第２独立警备队，负责接替湘潭、浏阳、醴陵、宝庆（邵阳）、郴县及长沙各地区的警备。用于进攻的兵力原拟为３个师团，但由于美国海、空军的攻击，海上和铁路运输不能正常进行，第４７师团除第１３１联队已到达湖南外，主力尚在朝鲜，而第２０军又急于及早实施，遂不得不改变其计划，仅以第１１６师团及第６８师团的第５８旅团和第４７师团先到的第１３１联队发起进攻。经过多次研究及进行兵棋推演，于３月中旬确定方案。日第２０军的作战方针是：
军以一部由新化、新宁方面，主力由宝庆至安江的道路以北地区进攻，在洞口、武冈以西或沅江以东地区捕捉并围歼敌之主力部队；击灭沅江以东之敌军后，即向芷江方面突进，占领并破坏敌航空基地。其作战指导的要领是：
１ 首先击灭雪峰山附近敌野战军，然后向芷江突进，占领、破坏其航空基地。
２ ４月上旬，第１３１联队（重广支队）集中于新化、资江以西地区，第１１６师团集中于宝庆附近，第５８旅团（关根支队）集中于东安及新宁地区。４月中旬开始行动。第１３�