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武汉地处中国中部的江汉平原，东接苏、皖，西邻巴蜀，南连湘、粤，北毗豫、冀，平汉、粤汉铁路和长江、汉水交汇于此，使这座城市成为水陆交通的枢纽。1937年11月国民政府的一些重要部门从南京迁至武汉，武汉更成为中国军事、政治、经济的中心，战略地位极为重要。在日军攻占了南京后，日本大本营即开始研究进攻武汉的问题。当时考虑的方针是：首先打通津浦线，沟通南、北两个战场，尔后攻占郑州，切断平汉路，再向武汉进攻，同时攻占广州，切断中国的海上补给线。但研究后认为在华兵力暂时不足，必须增建军队和作一段时间的休整，才有可能采取行动。因而一方面让侵华日军进行休整和调整部署，一方面积极进行增建部队的动员工作。1938年4月初，日本大本营决定实施徐州会战时，同时也决定实施武汉会战，不仅令陆军在制订徐州会战计划时要“预想到会战以后的形势，要将武汉会战的实施也考虑进去”。
而且令海军“以攻占汉口为目的，向南京—汉口—岳州间的长江及其沿岸准备作战”，并于5月间陆续给中国方面的舰队增强兵力。6月3日，下令海军“控制长江下游大部水路，保证交通安全”，“可先攻占南京上游的安庆”，作为进攻武汉的前进基地。
5月底，日本大本营便拟定了当年秋季攻占汉口和广州的作战指导大纲，认为“攻占汉口是早日结束战争的最大机会”，“通过这一作战，可以做到以武力解决中国事变的大半”，“从历史上看，只要攻占了汉口、广州，就可以统治中国”，“只要控制了中原地区，实质上即是统治了全中国”。
1938年6月，日本研究和制订国家政策的智囊团“昭和研究会”提出了《关于处理中国事变的根本办法》，内称“我国推行大陆政策当前的目标，在于迅速解决中国事变”，“当前的战争目标”是“必须在军事行动方面确保很多的战果。为了彻底打击国民政府，使它在名义上、实质上都沦为一个地方政权，必须攻下汉口、广州以及其他敌人的抗战中枢。同时，随时将沿海岸线的军事的、经济的要地逐个占领，发挥海上封锁的效果。另一方面更必须对中国内地的重要都市和军事设施加强轰炸。”又说：中国“目前虽然已丧失了华北、华中的重要各省，然而只要国民政府还盘据在汉口，汉口就是主要以西北各省为其势力范围的共产军和主要控制着西南各省的国民党军之间的接合点和两党合作的楔子”，“所以首先为了摧毁抗日战争的最大因素——国共合作势力，攻下汉口是绝对必要的。因为占领了汉口，才能切断国共统治地区的联系，并可能产生两党的分裂。同时，攻下汉口，对新政府（指伪政权）说来，可以创造这样的可能性：把汉口以下的长江下游流域归入统治圈内。这样才可以谋求经济的独立，以及实现华中战区的复兴。相反的，对于国民政府来说，就意味着丧失了湖南、湖北的粮仓地带和中国内地惟一的大经济中心，不但会造成该政府经济自给的困难，并且会减弱现在惟一的大量武器的输入通道——粤汉路的军事、经济价值。这样一来，即使该政府逃到了四川或是云南，以保余命，但在这种山岳地带，也无法发挥比一个地方政权更大的作用了。”
基于上述认识，1938年6月15日日本御前会议决定当年秋季进行攻占武汉及广州的作战。
7月29日至8月11日，在中国东北图们江下游地区发生了苏联军队与日本军队激战的“张鼓峰事件”。由于日本企图迅速结束侵华战争，所以对苏采取了不扩大方针，而对中国仍然决定实施攻占武汉和广州的作战。就在张鼓峰战斗最为激烈的7月31日至8月初，日本参谋本部根据御前会议的决定，拟订出《以秋季作战为中心的战争指导要点》。其方针是：“把灵活的作战指导和各种措施都统一在这个方案之下，由此抓住结束战争的时机。最近，更要统一和加强总动员和军需动员，以促进国力建设和充实军备。”其战略指导是：“（一）进行指导时，尽量缩短汉口作战和广州作战的时间间隔。（二）汉口作战的目的，在于摧毁蒋政权的最后的统一中枢——武汉三镇和完成徐州作战以来的继续事业——黄河和长江中间的压制圈。本次作战对敌方兵力打击愈大则愈有意义。
因此，本次作战根据以下各点进行指导：1.为了夺取武汉三镇，作战指导上应采取以下策略：对配置于该地防线上的敌方兵力尽力给予重大损害。2.以后竭力限制战局的扩大，采取紧缩持久的态势，在汉口附近留下若干机动兵力，即：河南省黄泛区以西的地方，概予放弃；为了占领武汉三镇附近地区，预期北自武胜关、南迄岳州附近构成一条持久战线；在武汉以东的长江南岸，主旨限于控制沿江岸的各要点。3.广州作战的目的，在于一面切断蒋政权的主要补给线，一面使第三国，特别是英国的援蒋意图受到挫折。
因此，本次作战根据以下各点进行指导：（1）采取急袭方式，果敢迅速攻占广州。（2）以后在广州附近，切断粤汉线、珠江、西江的交通，采取紧缩持久的态势。4.在原则上，除了汉口及广州作战外，不再进行扩大战局的作战。”其政略指导的主要内容是：“在攻击汉口以前，预料国民政府方面会提出和议；又在攻击广州之后，预料国民政府和某第三国会相继提出和议。对这两种动态，要努力因势利导，重新调整日华关系，及时结束这次事变。”“下一时期的军备对象确定为苏联，在国力、军备上的安排，暂时（大概到昭和16年为止）以陆主海从为原则。”“加强日、德、意合作，以便于结束这次事变，同时造成有利于我方对苏联的国际形势：1.促进签订日、德、意同盟。2.加强对德、意的贸易并授予德、意在中国的权利，策划经济合作。3.通过对南洋殖民地问题的处理，刺激国际形势，并加以因势利导。”“秘密研究准备处理英国在华的既得权益，抓住解决事变的关键：1.除华北和上海外，作为处理英国在华既得权益的基本观点，一般以恢复原状为原则。2.作为牵制英国的一种策略，关于华中的货币制度，采取日、英、华共同合作方式”等。
总之，日本的战略和政略都是以迅速结束战争为中心而制订的。
由于国民政府并未因日本发表“不以国民政府为对手的政府声明”而断绝与日本的联系，外交部亚洲司司长高宗武及其下属第一科（日本科）科长董遵守仍来往于香港、东京、汉口间暗中进行“和平”活动；而近卫内阁改组后新上台的外相又是与蒋介石和张群均有旧交的宇垣一成，所以当宇垣发表声明说“中国方面有根本变化时，可能考虑和平问题”时，张群首先致电祝贺宇垣上台，并提出求和试探，表示汪精卫或他本人可以出面与日本谈判。宇垣考虑汪、张二人是人所共知的亲日派，由他们出面反而不利于和谈，因而希望由孔祥熙出面。6月23日，孔祥熙派秘书乔辅三去香港，与日本总领事中村本一会谈。6月24日，日本五相会议决定了《今后指导中国事变的方针》：军事打击与政治诱降双管齐下，要求集中国力在本年内“达到战争的目的”，同时“不妨根据条件接受”和谈。
7月8日，五相会议又确定了诱使国民政府投降的具体条件：一是使国民政府合并于新兴的中国中央政权（指伪政权），二是改变国民政府名称或改组旧国民政府，三是放弃抗日容共政策，采用亲日、满与反共政策，四是蒋介石下台。日本政府当即训令中村向乔辅三提出上述四条，以及与陶德曼调停时日本提出的基本相同的条件。7月12日五相会议还决定了《适应时局的对中国的谋略》。其方针是：“为使敌人丧失抗战能力并推翻中国现中央政府，使蒋介石垮台，应加强目前正在实行的计划”。其实施的纲要是：“1.起用中国第一流人物，削弱中国现中央政府和中国民众的抗战意识，同时酝酿建立巩固的新兴政权的趋势。2.促进对杂牌军的拉拢归顺工作，设法分化、削弱敌人的战斗力。3.利用、操纵反蒋系统的实力派，使在敌人中间建立反蒋、反共、反战的政府……”
7月15日乔辅三回到汉口，孔祥熙与蒋介石密谈。18日，乔向中村也提出了蒋介石的和谈方案：一是中国政府积极实现对日亲善，停止一切反日行动，希望日本也要为远东持久和平、为改善中日关系而积极努力；二是通过签订中、日、满三国条约，间接承认“满洲国”；三是承认内蒙古自治；四是华北特区划定甚难，但中国承认在平等互惠基础上开发华北经济；五是非武装地区问题，要待日本提出具体要求后解决；六是反共问题虽未充分讨论，但终须清算与共产党的关系，关于是否加入防共协定或缔结特别协定问题，须进一步研究确定；七是中国目前很穷，无力赔款。
这一方案基本接受了日本的条件，仅重庆政府参加或合并于伪政权及蒋介石下台两条未能接受。为此，双方僵持不下，谈判陷于停顿。国民政府产生这种妥协的思想并不奇怪。毛泽东在6月初就指出：“估计到某种时机，敌之劝降手段又将出现，某些亡国论者又将蠕蠕而动……但是大势所趋，是降不了的，日本战争的坚决性和特殊的野蛮性，规定了这个问题的一方面。”
正如毛泽东所预料的那样，日本内部对诱降方针产生分歧。由于日本军方坚决反对以国民政府为谈判对手，近卫首相在此压力下屈从军方意见，停止暗地的和谈活动。国民政府于9月1日撤回了谈判代表。
在此前后，国民党集团与日本还进行过多次所谓和平谈判，孔祥熙、蒋介石均曾通过贾存德（孔祥熙亲信、行政院代理秘书）、柳元龙（陈诚书记官）、杜石山（蒋介石在香港秘密办事处负责人）、萧振瀛（第一战区司令长官部总参议）、樊光（曾任国民政府外交部常务次长）等人，与日本萱野长知、秋山定辅（日本民间知名人士，孙中山友人，均曾支持、援助过中国革命和直接参加武昌起义）、和知鹰二（先后任日本驻华南、上海特务机关长）、石原莞尔（日本关东军副参谋长）、津田静枝（日本海军中将）、今井武夫（先后任日本参谋本部中国科科长、驻华日军总司令部高级参谋兼中国科科长）、板垣征四郎（驻南京日本“中国派遣军”总司令部参谋长和陆军部长）等人多次秘密谈判。军统局长戴笠甚至派特务冒充宋子文之弟宋子良等与板垣征四郎谈判（日本称为“桐工作”）。武汉会战之前，主要是国民党集团主动找日本谈判，武汉会战后，日本因兵力不足、财政困难等原因，急于与中国停战，则多为日本主动找中国谈判，企图以诱降手段保持其侵华战争中已取得的主要战果。
如果因此便认为蒋介石抗战不坚决，希望屈服于日本，则未必完全符合实际。虽然由于长期实行“攘外必先安内”、对日采取不抵抗和一面抵抗一面交涉政策，在抗战初期国民党集团内部又有不少主和派的影响，蒋介石还有希望和平解决的思想，如陶德曼出面调停和议时，他开始并不抱任何希望，只不过借谈判争取时间防守首都。所以他在1937年11月29日日记中写道：“为缓兵之计，不得不如此耳。”但当与陶德曼长谈之后，12月2日的日记中就写道：“联俄本为威胁倭寇，如倭果有所觉悟则济矣。”
可见当时的思想还处于犹豫、矛盾之中。但随着战争的发展，蒋介石抗战到底的思想亦日趋坚定。这从蒋介石的公开和对内部讲话以及日记中可以得到证明。如1938年9月，萧振瀛与和知鹰二在香港谈判时，蒋介石9月5日的日记中写道：“敌将与武汉未陷落以前，求得一停战协定而罢兵乎？此则无异城下之盟也，如无国际变化向倭压迫，亦决无和议可言，即使敌国承认恢复卢沟桥事变前状态，亦决无实现之可能。国家存亡，革命成败，皆在于我国之坚忍不拔耳，切戒勿为和议之谈摇撼”
。当萧振瀛认为谈判有望，于10月26日来电报告“和局当已有望”，请何应钦准备去福州与和知鹰二会谈时，蒋介石在日记中写道：“敌寇野心并未减杀，而且有缓兵与诱惑之狡计”，“抗战至现阶段，决无抛弃立场、根本改变国策之理”
。不仅于10月30日命何应钦转令萧振瀛停止和谈，返回重庆，而且于31日正式公布早已拟好的《为国军退出武汉告全国人民书》：“我国在抗战之始，即决定持久抗战，故一时之进退变化，绝不能动摇我抗战之决心。唯其为全面战争，故战区之扩大，早在我国人所预料，任何城市之得失，绝不能影响于抗战之全局；亦正唯我之抗战为全面长期之战争，故必须力取主动而避免被动。敌我之利害与短长，正相悬殊；我唯能处处立主动地位，然后可以打击其速决之企图，消灭其宰割之妄念”。“自今伊始，必须更哀戚、更悲壮、更刻苦、更勇猛奋进，以致力于全面之战争与抗战根据地之充实，而造成最后之胜利”。
12月2日，蒋介石在日记中写：“既知持久抗战是民族唯一出路，为何复有徘徊迟疑！此心既决，毋再为群议（指主和派）所惑”
。
1939年7月7日，蒋介石发表抗战建国二周年纪念《告世界友邦书》说：“今日国际间一切无法律、无秩序之无政府状态，实由1931年之九一八日本强占我东北四省始作俑所造成”。“在敌人未彻底放弃其侵略政策以前，我国抗战，无论遭受如何牺牲与痛苦，决不有所反顾与中止”。11月18日，蒋介石在国民党五届六中全会上发表讲话，批判国民党内要求及早结束抗日战争的错误思想。他说：如果我们国家民族一天没有得到独立自由平等，抗战就一天不能停止，而我们的牺牲奋斗和努力，也一刻不容松懈，更丝毫不容有徘徊观望、半途而废的心理，幻想苟且和平！否则抗战失败，国家灭亡，我们作了中华民族千古的罪人！所以现在如有人以为敌人已无法进犯，他的侵略之技已穷，我们可以乘此机会与他讲和，或者以为友邦都不可靠，不如自己早些设法和平，这就是陷入与汪精卫同样错误危险的心理”。“一面坚持抗战，一面抓紧建国，再埋头苦干三五年，非获得彻底的胜利和成功，使敌人根本放弃其侵略政策，决不能停战言和”
。
据参加与日本谈判人员的说法，蒋介石掌控与日秘密谈和之目的，既有“籍机探寻日本真象”，又有“虚与委蛇以分化其国内主战及反战之势力”。
认为“谈判可以促成日本和平势力成立，俾与主战派对立”。同时可以“破坏日本组织统一伪政府企图”
。
南京失守前，国民政府迁至重庆，但其军事统帅部的军事委员会及许多重要部门则迁至武汉领导抗战。统帅部接受了淞沪会战及南京作战的经验教训，并吸取了南京国防会议上中共代表提出的部分建议，军事委员会于12月在武昌拟订了抗战的《第三期作战计划》。其主要内容为：
第一方针
国军以确保武汉为核心、持久抗战、争取最后胜利之目的，应以各战区为外廓，发动广大游击战，同时重新构成强韧阵地于湘东、赣西、皖西、豫南各山地，配置新锐兵力，待敌深入，在新阵地与之决战。
第二指导要领
（一）各战区
1.划定各战区范围，并选定根据地，以面的抵抗，对敌之点或线的夺取，使不能达速战速决之目的，而消耗疲惫之。所有在各区之军队及行政、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。
2.现在我军战法，应于硬性之外，参以柔性，务在交通要线上，纵深配置有力部队，使任正面阻止战斗。同时组织训练民众，使联合军队，共同施行游击，以牵制、扰乱、破坏敌之后方。前呼后应，敌攻我正面，则游击队由各方进击；如攻我游击队，则不与决战，使其前进迟滞。
3.为达迟滞敌军之目的，各战区之公路，现在即予破坏（在我第一线内30或100公里之后方者）。
4.令各省将碉堡立即拆毁，以所得材料，为构筑工事之用，并将全国各地城垣同时拆除，因我现在既不能借之以拒敌，转资敌将来利用以御我，必使我游击、攻取均感困难也。
5.对于预期在广东方面上陆之敌，责成余副司令长官，以两粤之力量击攘之。不得已时，应据守粤北山地，与中央连系，使我作战容易。
（二）决战地带
1.决战地带选定如左（下）：
南段莲花、萍乡沿湘赣边境之桐木、东门市、龙门厂、通城、羊楼司之线。
北段太平镇、河口镇、新府集、武胜关之线。
中间武汉附近构成要塞，其东部之湖沼地带则予开放。
本地带应依机动防御要领指挥作战。敌如直趋武汉，则我利用湖沼之障碍及要塞之抗力，以限制敌活动，主力向其两翼转移攻势。敌如向阵地正面攻击，即就阵地与之抵抗。各战区亦须依游击活动，以与主力作战相呼应。
在此地带之各县县长，应以军人充任，俾得组织训练民众捍卫地方。
2.前进阵地选定于赣江左岸清江亘九江之线，江北则沿鄂、皖、豫边之黄梅、□破炉（按：可能为今安徽黄梅东北的破凉亭）、立煌（今安徽金寨）、经扶（今河南新县）等线山地构成之。
3.兵力决定如下表。（略）
4.兵团部署：
甲、配置新锐兵力为使决战地带战斗有利，应以新锐部队配置于重要各地。
乙、各省保安团队，多有曾训练堪任战斗者，应改编为正式作战部队。
丙、补充整理经战部队为恢复精强能战部队之战斗力，应分调各师于表列（附表略）各地，整理补充，同时准备尔后之使用，以任该地附近之作战。
丁、各省尚可调集之部队，应调集决战。
5.阵地之编成要领。（略）
6.工事之构筑部队。（略）
（三）长江及武汉之守备
1.湖口以西、武汉以东之各要塞，应力事增强，并统一指挥，以江防总司令统兵守备之，并加封锁。
2.武汉之守备，以20个团（5师）担任之。
3.设武汉卫戍总司令，任保护核心之全责。
以上使用部队及作战计划，另定专案。
（四）交通通信兵站（略）1938年1月11日，蒋介石在开封召开的第一、第五战区团以上军官参加的军事会议上，曾对当时的战略构想及战术运用做过阐述。他说：“我军的战略是什么呢？简单明了的讲起来，就是东面我们要保持津浦路，北面要保持道清路，来巩固武汉核心的基础。大家知道自从上海、南京失守，我们惟一的政治、外交、经济的中心应在武汉，武汉决不容再失，我们要维持国家的命脉，就一定要死守武汉，巩固武汉；但我们要巩固武汉，就要东守津浦，北守道清。如果津浦、道清两路失守，武汉就失去了屏障；屏障失了，武汉就受到威胁。所以津浦、道清两路，我们无论如何要抵死固守，决不容敌人进犯。我们如何才能够巩固这条道路呢？……一定不好呆着不动，坐以待敌，必须积极动作，对威胁我们的敌人采取攻势，必须严密监视敌人，时刻保持主动地位……或从正面冒死突进，或由侧面绕道截击，或迂回包抄围攻歼灭，或纵兵深入断敌归路……陷敌人于被动，使他顾此失彼，应付不暇。如此我们才能固守，才能够借津浦、道清两路来屏障武汉。武汉重心不致动摇，国家民族才有保障。这就是我们的战略。”
1938年1月17日，军事委员会为适应作战中心向华中地区转移的形势和新的战略方针的需要，重新调整了部署，将全国划分为6个战区和1个武汉卫戍总司令部。6个战区分别是：第一战区程潜，辖平汉路及陇海路中段，所属部队主要为宋哲元等2个集团军及战区直属部队；第二战区阎锡山，辖山西、绥远及陕北，所属部队主要为卫立煌部南路军、傅作义部北路军、朱德部第18集团军及战区直属部队；第三战区顾祝同，辖江、浙，所属部队主要为刘建绪等4个集团军、新四军及战区直属部队；第四战区何应钦（兼），辖两广，所属部队主要为余汉谋1个集团军及战区直属部队；第五战区李宗仁，辖津浦路方面，所属部队为于学忠等6个集团军、庞炳勋1个兵团、张自忠1个军及海军陆战队；第八战区蒋介石（兼），辖甘、宁、青，所属部队为马鸿逵1个集团军、东北挺进军马占山部及战区直属部队。武汉卫戍总司令部的组织规模与战区相似，任命陈诚为总司令，负责全区的备战事宜。其下又设武汉警备司令部，以第186师师长郭忏任司令，负责武汉三镇的治安和备战事宜。由于当时津浦路中段及道清路仍在第五战区和第一战区控制下，武汉尚未受到直接的威胁，所以刚成立时直辖部队并不多，仅有第185师和由淞沪战场撤来的第54军（第14、第16、第55三个师）以及湖北保安团队等。后为指挥方便，将第55师与第185师合组为第94军，郭忏升任军长，仍兼警备司令；将湖北保安团队组建为第187师。不久，将第187师调长沙担任防务，武汉三镇仅有第94、第54两个军（4个师）的兵力。第94军担任武汉三镇市区的警备和治安，第54军担任武昌郊区的警备及野战工事的构筑。武汉外围地区尚有军事委员会直辖的一些部队正在整顿补充之中，尚未编入武汉卫戍总司令部的战斗序列之中，以后才将李延年等5个军转隶武汉卫戍总司令部。
为了增强武汉城防工事，在原有野战工事和半永久工事的基础上又加筑永久工事。军事委员会拟定了计划，将该计划交付地方政府和武汉警备司令部执行，并命卫戍总司令部加以督饬。武汉城防工事增筑计划的主要内容为：
1.方针依战术上之见解，以原有之城防工事为基础，编成若干据点，以为作战部阵地编成之骨干，俾于仓猝之间，得据以拒止敌人。
2.区域遵照11月29日武汉行营会议，以东战场敌人为目标，在贺胜桥—豹子獬—葛店—阳逻（阳罗）—横店—巨龙冈—蔡甸线上构筑之，其工事种类、位置及数量如附表［使用4个师又3个团的兵力，构筑机关枪掩体172个、掩蔽部90个，步兵炮掩体60个、掩蔽部30个，野（山）炮掩体46个、观测所18个、掩蔽部28个，重炮掩体32个、观测所9个、掩蔽部24个］。（表略）
3.工事性质半永久工事。
4.工事强度以能抵抗15厘米榴弹炮及野炮全弹之土木工程为原则。
5.材料以木材为主要材料。如能购到钢筋洋灰砖石，则于重要地段构筑坚固工事。
6.人员组织为迅速确实起见，在武汉警备司令部指导之下设“城防组”，专司其事。
7.工作部队由省府令饬工事区域附近各县征集民工，编成工程队7个大队（每大队750人）担任之。
8.员工伙食（略）
9.交通运输由湖北省汽车部队拨乘坐汽车2辆（侦察巡视用）、卡车10辆（运输材料用），由船舶总队拨差轮（官长往来用的轻型快艇）1只、拖轮2只、载重百吨之民船10只（运输材料），归城防组使用。
10.道路增设及补修由湖北省政府建设厅担任。
11.电话线路之增修及补修由武汉警卫通信连担任。
还规定12月底前将工事设计、阵地选定、工务所之设立及工作器具等之整备、民工征集编成等办理完毕。蒋介石对武汉附近及外围地区工事的构筑极为重视，1938年1月29日及2月4日，两次令陈诚，将“武汉附近全部阵地之设计、配备与防御工事计划，及其工事完成（可分一、二、三期）日期，用图示详报”，并规定“武汉附近阵地野战工事，应照新式野战筑城构筑，限期完成”。2月3日还令何应钦及徐永昌对由淞沪、南京作战后撤退“已到商城、罗田、麻城、黄陂、田家镇、黄安、宋埠各部队，应限令构筑工事，并由军令部派员负责指导监筑”。他特别指出：“马当（马垱）、湖口、九江、田家镇防务特别重要，其工事与炮位以及部队防务，应由军令部特别督促布置。”
以后又多次令军令部督促武汉外围各部队从速构筑阵地，并对重要据点、要塞等地，一再指示要构筑据点式堡垒群阵地。但到武汉会战开始时，不少部队并未认真按规定构筑工事。如当日海军向马当发动进攻时，冯玉祥向蒋介石报告说：“武汉附近两岸工事，皆太薄弱，没有外壕，（是）线式阵地，不是堡垒群阵地……许多将领并不重视阵地。”
军事委员会为加强长江中游的防务，除令第三战区在安徽贵池、江西马当间部署兵力外，还增筑要塞。早在抗战开始前，武汉就筑有凤凰山炮台，设置有8.8厘米平射炮，高射炮共4门。1938年初，又划马当、湖口、田家镇、黄鄂四地为要塞区，设立机构，修建炮台，构筑防御工事，并将从长江下游江阴、镇江、太湖等地撤回的要塞炮队组编为这4个要塞的炮队。要塞的炮均为在沪、京作战自沉或被毁海军军舰上拆下来的舰炮。马当要塞配备12厘米舰炮12门，湖口要塞配备10.5厘米舰炮6门，田家镇要塞配备10.5厘米舰炮16门，黄鄂要塞配备7.5厘米舰炮10门。
国民政府海军部已于1938年1月1日撤销。2月1日成立的海军战时总司令部仅设参谋、军衡、舰械、军需4个处和秘书办公室、副官办公室，裁撤了第3舰队司令部、练习舰队司令部等17个单位。原海军部部长陈绍宽任总司令，陈季良任参谋长（仍兼第1舰队司令），曾以鼎仍任第2舰队司令。这时第1舰队仅有炮舰8艘、炮艇6艘及测量、运输等辅助舰船共20余艘；第2舰队仅有炮舰6艘、炮艇9艘及鱼雷艇等，亦共20余艘。陈绍宽以“永绥”炮舰为旗舰，位于汉口；陈季良设司令部于“民权”炮舰，负责武汉以东长江的防备。原第3舰队舰船沉于青岛海湾堵塞航道，司令沈鸿烈任山东省主席，率海军陆战为主的一部官兵在山东进行游击战。副司令谢刚哲率其余人员撤至武汉附近，改编为江防要塞守备司令部。下辖3个总队和1个炮兵大队，分别部署于各要塞区担任守备。武汉以东的江防，除由海军组编的要塞炮兵、要塞守备部队和第1、第2舰队外，各要塞区及其附近尚部署有陆军部队，担任防守。为统一江防陆、海军和要塞的指挥，军事委员会设立了江防军总司令部，任命刘兴为江防军总司令，海军第2舰队司令曾以鼎为副总司令，并归武汉卫戍总司令指挥。
为了封锁长江、阻止日海军溯江进攻武汉，由江防总司令部主持，由江防委员会（江西省主席熊式辉兼主任委员）施工，在马当江中建立一条阻塞线。阻塞线以石块、水泥、铁丝网及木桩等建成，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。同时将荻港以上、九江以下各种航道标志全部毁除。
徐州会战结束后，由于黄泛区的形成，日军沿平汉路直进和迂回武汉的可能性减少，军事委员会对军队的部署作了相应的调整，加强了长江方面的防御力量：抽调薛岳兵团到长江南岸赣北地区担任防务；将第54军调出，担任田家镇南岸及瑞昌防守。并划分江北和江南两个作战区，分别由万耀煌、周碞任指挥官。江北区辖第6军的第93师、第16军的第28师，江南区辖第75军的第6、第18两师及黄鄂要塞部队。第94军仍执行武汉警备任务，另以第37军第92师归武汉卫戍总司令部直辖。此外，还命令第31集团军总司令汤恩伯将第68军拨隶第五战区，主力集结于南阳、襄樊地区，准备策应武汉地区的作战。
1938年5月19日日军占领徐州后，立即将进攻武汉及广州的准备提上日程。5月29日，日本大本营拟定了当年秋季攻占武汉的作战指导大纲。陆军部本来准备以1个军沿平汉路南下，1个军沿长江西进，共同钳击武汉。但华北地区的“共军”“扰乱我占领地区，其威势已不容轻视”，特别是“在徐州会战期间，由于调用了华北方面的兵力，占领地区内的警备力量减弱，中国方面扰乱活动更加激烈”；“山西省南部各守备队受到优势中国军队的攻击”，“同蒲线频繁遭到破坏”，被迫“撤出蒲州、运城、平陆”等地，“当时各守备队”在中国游击队困扰下“弹药、粮食均告缺乏，只能以猫狗及野草充饥”；河北方面，“共军游击活动更加活跃顽强”，日军被迫撤出涞源等地。
平汉路也迭遭破坏，很难再从华北调出兵力。由于这些原因，日本改为由“华中派遣军以主力沿淮河地区，另以一个军沿长江地区攻占汉口”，“华北方面军以一部在华中派遣军攻势开始前攻占郑州一带，将敌牵制于北方”。
1938年6月12日，因黄河花园口决堤，淮河泛滥，主力沿淮河前进有困难，日军大本营又改变作战计划，决定主力沿长江进攻，一部沿大别山北麓进攻。为了统一指挥沿长江进攻的各师团，组建了第11军。根据6月15日御前会议的决定，6月18日以第119号“大陆命”下达了实施汉口作战的预先号令。其内容为：
“1.大本营企图于初秋攻占汉口。
“2.华中派遣军司令官应于长江及淮河口向前逐步占领前进阵地，准备尔后之作战。
“3.华北方面军司令官应准备执行关于确保占领区域安定之现行任务，尤须尽力扫荡该地区内之残敌。
“4.详细事项由参谋总长指示。”
参谋总长为此命令下达了第161号“大陆指”指示：
“1.华中派遣军应利用安庆作战之结果（日本海军中国方面舰队与陆军波田支队协同，已于6月13日占领安庆），协同海军伺机占领黄梅、九江一线。
“2.华北方面军占据地区内（含开封）确保安定之要领，在于尽量使残敌归顺，无可能时则扫荡敌之主力。
“3.华北方面军司令部应就策应华中派遣军向汉口作战，研究并准备一部兵力向郑州方向前进，牵制敌军之作战。”
日军“华中派遣军”接到大本营的预令后，于6月20日派遣作战主任参谋去大本营联系作战问题，7月5日返回。商谈的主要内容为：
“1.以第2、第11军从9月上旬开始攻占汉口附近的要地，目标固然是攻占要地，但也要消耗敌人的力量。
“2.第2军的作战方向，由光州附近开始，向信阳攻击还是向汉口攻击，根据当时情况决定。但第2军的作战主要任务是牵制敌人，以利于第11军的汉口作战。
“3.第11军为主作战部队，主力使用在长江右（南）岸。
“4.为使政治、谋略工作紧密配合，在9月上旬以前不要开始作战。但到了9月上旬即使政治、谋略工作还不够充分，也应从六安、九江一线开始作战。
“5.航空兵团的主力，编入华中派遣军指挥之下，即第1飞行团属第2军，第4飞行团（轰炸）由华中派遣军直辖。
“6.汉口作战结束后，进行广东（广州）作战。那时华中派遣军为策应这一作战，预计有可能进入长沙附近。
“7.专用于广东作战兵力，首先使用第5、第8两个师团。”
为了进行进攻武汉及广州的作战，日本征召新兵24万人，筹措战费32.5亿日元。在1938年4月至6月间又扩建了10个师团，即第15、第17、第21、第22、第23、第27、第104、第106、第110、第116师团。这10个师团，除第23师团及第104师团调至中国东北海拉尔和张鼓峰（第104师团后又转至大连准备进攻广州）外，其余8个师团于7月中旬全部调至中国关内（其中第27师团为原“中国驻屯旅团”扩编而成，已在华北）。这时日本陆军总兵力为34个师团又6个混成旅团，共约90余万人，除日本国内留2个师团（近卫师团、第11师团）、朝鲜留1个师团（第19师团）、台湾留半个混成旅团外，其余全在中国（包括关东军8个师团），兵力约为82.5万人，占其总兵力的91.7%。
侵华日军根据其大本营的指示，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等师团转移南下，集结于合肥附近地区，又从华北及刚组建的师团中拨调部队，加强“华中派遣军”。此时集于华中地区的日军共有14个师团。直接参加进攻武汉的日军为9个师团的兵力，约25万余人（后不断补充）。
日本海军“中国方面舰队”参加进攻武汉的部队共有炮舰、驱逐舰、扫雷舰、炮艇、鱼雷艇、扫雷艇、滑行艇（小型快艇）以及各种辅助舰船总计约100余艘。
日本陆军航空兵及海军航空兵参加进攻武汉的部队，共有轰炸机、战斗机、攻击机、侦察机约400余架。
日军陆海军参加进攻武汉各部队的指挥系统如附表521至525。
南京失守后，国民政府军事委员会负责指挥作战的军令部就已对未来日军动向作出判断，并提出相应的作战意见，拟出《对武汉附近作战之意见》供统帅部参考。其内容为：
1.未来战况推移之预想
甲、敌情判断：
按目前敌之行动而判断，其最近之企图在先求打通津浦线已甚显然。惟敌人打通津浦线后当以郑州及武汉为其作战目标，且判断其侵袭郑州及武汉之路线约有三：
（1）以一路沿陇海西进图取郑州，以切断平汉线之联络，同时安阳方面之敌沿平汉南下，以夹击黄河北岸之我军。
（2）以一路由合肥经六安、潢川趋信阳，以图截断平汉线，再转而南下进逼武汉；或待陇海一路占领郑州后，再沿平汉线南下取信阳、武胜关，同时以一路由合肥、六安经商城、潢川，再转经麻城、黄安，与平汉路之敌会攻武汉。
（3）以一路沿长江北岸经大别山脉南麓，由安庆、太湖、宿松、黄梅与海军协同而会攻武汉。
再，敌若兵力许可，则待浦信（合肥、六安线）及平汉两路作战得手后，更转移一部兵力沿京赣、浙赣两路直趋南昌、长沙或九江登陆，沿南浔路进攻南昌，以截断浙皖我军之后方联络线。
敌无论取上述判断中之任何一策而彼占领南昌后当向长沙、武汉前进，此时敌或以一路沿浙赣攻长沙，或由南昌往武宁越幕阜山脉而逼武汉；或两路并进，当视情况而定。惟根据敌之兵力及时间性之关系，并过去攻南京时之策略而论，则似由江南方面西进之一路公算甚少，盖浙、皖、赣边区地形复杂，利于守不宜于攻。敌果若由此方而来，则必须甚大之兵力与时间，在以速战速决为主义之敌军未必由此。又彼攻南京时亦仅能由江南方面包围，如江北一路兵力始终甚单，惟当时因我扬州、六合方面备而不周，故微弱之敌得略有进展而已。至由九江登陆而攻南昌，占领南昌后再转长沙、武汉前进，则仍需较大之兵力，且在未将浙皖方面之我军压迫之前，则不能不顾虑其侧背而冒（贸）然向武汉直入也。且该方面路迂而缓，费时必久，故判断敌之将来必先图略大江以北之地域而继以攻犯武汉也。
至闽粤方面，则判断敌为牵制扰乱之行动，惟对粤因欲阻我海上交通之关系，敌或有以一部实行登陆以图封锁我海口之企图，证以日来之情况或有可能。
乙、我军作战之预测：
根据上述之敌情判断，更按国军目前之配置，将来我军之作战，若处处得手自无容（庸）言，倘就不利方面一加考量，则我各战区在不得已情况下当成如下之局势，即第五战区在安庆方面之部队将沿江北岸，在合肥方面之部队或将沿浦信线向西移；在津浦路方面之部队，或沿陇海路西移，或由徐州、商丘西南转向亳州、淮阳而转移至平汉线郾城、信阳间。至江南方面，第3、第7两战区将形成浙、皖对东及沿江对北之两正面。
2.目前应有之筹划
由前述之假想，我应未雨绸缪，预为适切之筹划。若就全盘言，将来之战况，果如我所不利之假想而推移，则此时由湘赣至幕阜山脉至豫鄂皖境内之大别山脉，尤以在大别山脉之东、北两正面应预为布置，盖该方面预想为将来之主战场也。
按现在丁炳权、刘膺古、徐源泉、孙连仲及关麟徵等部原配置对于各要地均已预有准备，且位置甚适当。刘膺古部可就现在位置积极准备将来对南（沿江）、北（麻城、黄安方面）两方面均可策应。又徐源泉部似以推进至双门关、经扶、大胜关一带为宜。敌若分由商城、潢川趋麻城、黄安时，则可凭险固守；若由潢川趋信阳时，则可侧击其背。此外信阳虽有布置，但武胜关为鄂北门户，敌若由西进攻信阳之同时，以一部由罗山南下，则武胜关之险难保，而鄂北门户已去，敌将直窥堂奥矣。此宜注意者也。
3.为确保武汉应有之准备
（甲）关于作战指导者：
武汉已为我抗战之政治、经济及资源之中枢，故其得失关系至巨。惟武汉三镇之不易守，而武汉近郊尤以江北方面之无险可守，尽人皆知；更以中隔大江外杂湖沼，尤非可久战之地，故欲确保武汉则应东守宿松、太湖，北扼双门关、大胜关、武胜关诸险，依大别山脉以拒敌军，并与平汉段之积极行动相呼应。若敌悬军深入，则可临机予以各个击破，或在大别山预为隐伏，待其深入，出奇兵以腰击之，如此方可制胜，方可以确保武汉。否则据三镇而守，于近郊而战，则武汉对我政治、经济、资源上之重要性已失所保者，仅此一片焦土而已矣。且受敌之包围，则势如瓮中之鳖，困守南京之教训殷鉴不远，故欲确保武汉而始终保持武汉为我政治、经济、资源之中枢，则应战于武汉之远方。守武汉而不战于武汉是为上策。如1914年秋季欧战时东战场之作战，德国在该方面的兵力仅为一部，为确保其柏林首都，且初有退守外克塞尔河之计划，待兴登堡将军莅临后，不惟不采此消极之策，抑且作惊人之举，盖鉴于俄第一、第二两集团军为马祖尔湖所分离，乃决心转守为攻，集结优势兵力于南方而造成坦能堡之空前歼灭战。迨百余战，德军在东战场始终占于有利之地位，使西战场德军无后顾之忧，而柏林得以无恙也。但德军若依当初计划退守外克塞尔河，则东战场之资源既失，而首都之能否安全保障亦成疑问也。虽以衡目前之形势未必为当，但其以攻为守之精神则一也。而我万不得已而战于武汉近郊时，亦于武汉以北地区，如孝感、花园及广水、武胜关间配置重兵，使成犄角之势。敌若以主力趋武汉，则可依武汉之既设工事坚韧抵抗，以吸引敌之兵力，同时由孝感、武胜关间击其侧翼；敌若不直攻武汉而先攻武胜关、孝感时，则以武汉之守备部队出击，是为中策。如1914年马尔纳河（马恩河）会战，法军依其巴黎要塞为依托，待德军由巴黎东侧侵入时，仍由左翼转移攻势，击德军之右侧背，结果德军不支而退，亦属良好之战例。
（乙）关于战区问题者：
欲确保武汉，则黄梅、英山、罗田、麻城以至信阳各部作战之行动，均有直接的关系，且该地带部队之作战，亦即为武汉中枢外围之作战是也。故将来此方面各部队之作战指挥，必须与武汉守备部队统一于同一指挥官之下，方能收指挥灵活、协同一致之功。基此见解，拟将岳阳、通城、武安、德安之线以北及由襄樊、桐柏、长台关（信阳北）、息县、固始之线以南定为一预备战区，并将现在此地区内之部队，如刘膺古、徐源泉、孙连仲等部统归此预备战区司令长官指挥，俾可先行充分之准备，而收战时如臂使指协同一致之效果。
（丙）关于地方行政者：
在全面战争原则下，所有地方之物力、人力以及全民之抗战精神，均应纳入抗战元素中，因此地方行政如教育、经济之设施，物资、交通之统制，公用机关之管理，轻重工业之指导，及人民服役之规定等，均应在战区司令长官指挥之下统一办理，以资迅捷而应非常，否则彼此牵制，动辄掣肘，未有不偾事者。上述内容可概括为以下数点：
——日军下一攻略目标最大可能为武汉。
——武汉为我所必守。但守武汉必须利用武汉外围广大有利作战地带进行周旋。
——防卫武汉必须调整机构，将军事、行政集中在一个指挥机构之下，以统一步调。
——动员全国人力、物力，早作战争准备。
1938年5月20日，也就是日军占领徐州的第2天，军事委员会从上海方面得到情报，说日军可能分3路进攻武汉：“华北军出信阳南下，华中军出六安、安庆西进，海军溯江而上”。28日，又得到情报，说日军在徐州作战结束后，“无休息整理意，海军业已发动轰击我沿江阵地。沪军部谓半个月内可抵汉”。29日，又得天津方面的情报（从日本特务机关得到的消息），说日军“今后对华作战计划，以武汉为目标，即将开始其对武汉攻略之外线作战”。而此时第一战区在豫东的作战不顺利。6月1日，蒋介石在武汉召开最高军事会议，决定豫东守军向豫西山地作战略转移，并秘密决定决黄河堤制造水障，阻止日军西进。同时积极筹划和准备武汉会战。6月6日，蒋介石任命薛岳为武汉卫戍区第1兵团总司令，解除其第一战区前敌总指挥职务。至6月中旬，日军被阻于黄泛区以东。徐州会战完全结束之时，第一战区程潜所部主力已退至河南信阳以西，第五战区李宗仁所部退至鄂豫皖边境大别山一带，第三战区顾祝同所部仍驻九江以下长江南岸一带。国民政府军事委员会为适应当前战局形势，增强指挥机构及作战能力，再次调整战斗序列，组建第九战区，以陈诚为司令长官（仍兼武汉卫戍总司令），下辖第1、第2兵团，负责长江南岸的作战。第五战区负责长江北岸的作战。两战区协同作战，阻止日军西进。两战区的作战地境大致为沿长江之线，但沿江北岸的武穴、田家镇部分及武汉卫戍总司令部归第九战区统一指挥。
第九战区和第五战区根据军事委员会保卫武汉的意图，结合本战区的地理条件、兵力任务及敌情判断等具体情况，分别进行了部署。第九战区以第1兵团防守德安至南昌间南浔路及鄱阳湖西岸地区，阻止日军进攻南昌及迂回长沙；以第2兵团防守德安至九江和田家镇以及长江沿岸地区，阻止日军西攻岳阳，并将有力部队分别控置于武宁、通山、咸宁等附近地区，以备随时策应各方面之作战。第五战区将所部区分为右翼、中央、左翼、苏北及第二线5个兵团，以右翼兵团防守长江北岸、大别山南麓丘陵湖沼地区及纵深中的广济至浠水之线，以中央兵团防守太湖、潜山西北山地，以左翼兵团防守大别山北麓至淮河间地区，苏北兵团仍任敌后游击任务，第二线兵团控置于黄陂、麻城一带。
6月18日开始，日本海军溯江作战部队与第106师团一部协同，攻占荻港，遂即沿江向马当方面进攻。武汉会战的外围战斗已经展开。军事委员会于6月下旬拟出了当前抗战的作战指导方针：“国军以各一部守备华南海岸及华东、华北现阵地，并积极发展游击战，妨害长江下游之航运，牵制消耗敌人。另以有力一部支援马当、湖口要塞，迫敌在鄱阳湖以东展开，妨害敌溯江向九江集中。国军主力集中武汉外围，利用鄱阳湖、大别山地障及长江两岸丘陵、湖沼，施行战略持久。特注意保持重点于外翼，争取机动之自由。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。”
为了使武汉三镇的核心阵地能进行持久的作战，成为与友军协同实施攻势转移的支点，军事委员会还指令第九战区在武汉三镇及其近郊控制不少于5个步兵师的兵力，按统一的计划和部署，从事工事构筑，加强战备。同时指示第五战区：当前的主要任务在阻止日军的西进，应以有力的一部在皖南加强江防，集中兵力于东流、马当间，准备阻止日军登陆，直接协助江防军作战；并在浙、皖敌占区进行深入、广泛的游击作战，牵制日军，以利于武汉保卫战的实施。
参加武汉会战的中国军队，会战初期陆军大约有30个步兵师又1个旅、2个团、野战炮兵约3个团、要塞炮兵约2个团的兵力。以后陆续增加部队。至会战结束时，先后总计陆军约有124个师、骑兵2个旅、野战炮兵约7个团、要塞炮兵约3个团的兵力。其中仅14个师系后方增援部队，没有损耗，每师约1万人；其余部队都久经战斗，损耗甚大，虽经整补，仍缺员50%左右，每师平均约5000人。所以武汉会战中中国军队陆军的总兵力约为75万人。
中国海军参战舰艇有“中山”、“永绥”号等炮舰14艘，“宁”字、“胜”字号等炮艇15艘，“文天祥”、“史可法”、“岳飞”号等快艇10艘，以及布雷艇、运输等辅助舰船，共约40余艘。中国空军参战部队，6月中旬时共有作战飞机130架（其中轰炸机38架，驱逐机65架，侦察机27架）；苏联空军志愿队共有作战飞机90架［其中轰炸机26架，驱逐机（战斗机）64架］。两者总计220架。会战期间陆续补充104架，但补充架数不足补充损耗架数，会战结束时已不足100架。