日本御前會議決定發動武漢會戰，迅速攻佔武漢，以迫使中國政府屈服為目的。於是從各方調集兵力，重炮，飛機和軍艦等，準備對武漢等地發起進攻。

而武漢對當時的中國來說地形也十分重要，武漢地處江漢平原，是平漢、粵漢鐵路的交會點，是中國的重要樞紐中心。加上1937年11月國民政府部分機構由南京遷至武漢後，武漢實際上已經成為當時中國的軍事、政治和經濟中心，戰略地位十分重要。
為攻佔武漢，日本方面還規定"集中國家力量，以在本年內達到戰爭目的"、"結束對中國的戰爭"。為打破日軍的企圖，保住武漢，提升政府的公信力。國民政府積極組織兵力、修築工事、制定作戰計劃，部署兵力，集中兵力抵禦日軍的進攻。1938年6月11日日本波田支隊趁雨夜突襲安慶，標誌著日軍進攻武漢的戰鬥正式打響，武漢會戰拉開序幕。武漢會戰一直持續到1938年10月27日，以日軍攻佔武漢，國軍撤退而結束，前後歷時4個多月，武漢最終失守。

但武漢會戰卻是中國抗日戰爭初期中時間最長、規模最龐大和最出名的戰役。武漢雖然失守，但最終還是打破了在本年內結束對中國的戰爭的目的，速戰速決的戰略方針被徹底粉碎。大量消耗了日軍的作戰力量。也打出了不向日軍屈服，決心抗擊侵略者的決心。戰鬥中中國官兵奮勇抵抗，大量殲滅日軍，給予日軍重重的一擊。

但在武漢會戰中，我軍也付出了巨大的損失，也凸顯出中國軍隊作戰水平不及日軍，武器落後，指揮體系存在問題的一面。在武漢會戰中，我軍部署第5和第9兩個戰區所屬部隊以及空軍、海軍，總計14個集團軍、50個軍，作戰飛機約200架，艦艇30餘艘，110餘萬人。除此之外，蘇聯援華志願航空隊也參加了這次會戰。而日軍方面共調集了10個師團，約30萬人的兵力，各型艦艇約120艘，各型飛機約300架。但從兵力上來看，國軍有著絕對的優勢，幾乎是日軍的4倍。

而我軍兵力雖然有絕對優勢，但不僅沒有守住武漢，付出的傷亡代價也要更高。從當時軍事委員會公佈的數據來看，我方一共統計有40餘萬人傷亡。日軍方面，根據日軍發表的統計資料，日軍第11軍戰死4506，負傷17380人 ，第2軍戰死2300，負傷7600人，還有900病死的 ，連同海軍及陸海航空兵的傷亡人數，總計約3.55萬人。國軍傷亡代價是日軍的10餘倍。
如日軍參戰的第三師團、第九師團和第10師團等等，都是甲種師團，侵華日軍中精銳部隊。以日軍第三師團為例，第三師團創建於1888年，相繼參與了日本近代史上與中國相關的歷次重大戰爭，也是唯一一支從開戰到投降一直位於中國的甲種師團。1937年7月日本全面侵華戰爭爆發後，該師團曾參與淞滬會戰、南京大屠殺、徐州會戰和武漢會戰等，無惡不作，血債累累，第三師團在其1937年的侵華序列中共計達25375人，騾馬8197匹，下轄兩個旅團（5、29旅團）。我們來看一下它的武器配置。按照日軍甲種師團的標準配置，擁有38式步槍大約13000支，91式105毫米口徑榴彈炮12門，38式75毫米野炮36門，41式75毫米山炮16門，92式70毫米步兵炮24門，89式50毫米擲彈筒432門，94式37毫米速射炮16門，92式重機槍96挺，11式輕機槍432挺，車輛約200輛。從武器配置上，甲種師團配屬的各種口徑火炮約536門，各種輕重機槍528挺。可以說是武裝到了牙齒，加上日軍都非常訓練有素，武器裝備上的絕對優勢和士兵較強的素質。使得我軍在兵力絕對優勢的情況下，依舊難以同日軍相抗衡。當時的中國軍隊，即使是嫡系部隊也無法享受到日軍甲種師團的武器配置。雜牌軍甚至連步槍都配不齊，重炮更是奢侈的武器裝備，重武器缺乏，補給缺乏，武器落後。
與此同時，日軍還是用卑鄙的手段對中方軍隊釋放毒氣，導致大量的一線士兵中毒而死或者失去抵抗能力。除此之外，我軍在指揮體系上，由於受人事關係影響過大，許多兵力調配不是以作戰需要為依據，而是按派系及資歷任官，職務與所屬兵力不適應，造成"屋下架屋，床上疊床"的弊病。命令傳達還需要經過戰區、兵團、集團軍、軍團、軍5個層次才能到達。而不是直接傳達到一線部隊，導致命令傳達不及時，常常被日軍搶先一步，常常處於被動狀態，這些都是武漢失守的因素之一。
