在京(山)钟(祥)方面，抵抗日军的右集团军，在日军第十三师团发起进攻后，将主力撤至长寿店。
2日，战区命令“应聚歼长寿店附近敌，右集团军应竭力恢复原阵地，断敌后路”。
3日，中国军队与日军在普门冲一带激战，力图阻敌北进，然终未能抵住日军的攻势，当日丢失长寿店。
同日，北进之日军与第一二二师在田家集附近展开了攻防战。
与此同时，右集团军接获命令:“右集团军不得已时，务于流水沟、汪家店亘大洪山南侧一带拒止敌之北进。”
第五十九军在板凳岗一带奋力狙击敌军，第一三二、第一五○师在汪家店附近抵抗。
不久，流水沟、田家集失陷，日军第十三师团得以与由唐河西进之第三师团取得联系。
日军另有一部攻占双沟，并于8日进占新野。张自忠亲率所部在田家集、黄龙垱之线猛烈阻敌。
在左集团军方面，日军第三师团自1日于信阳发起攻势，侵占明港、狮子桥、小林店后，又在泌阳、桐柏与中国军队激战。
集结于泌阳东北地区的中国第三十一集团军，协同第六十八、第九十二两军，分路向该敌侧后尾随袭击。
7日，日军攻占唐河，并南向攻击枣阳。
在随县的中央集团军方面，日军第三十九师团及第六师团一个旅团，为等待其友军从两翼包抄完成，直至4日才向第十一集团军发起进攻。
5日，高城、安居等阵地先后被敌攻占，中国军队退守环潭、唐县及高城以北之线。
第一七四师守备唐县，主力部队撤至枣阳附近阵地。
日军向唐县发起猛攻，并以战车从两翼包围，第一七三师陷入多面受敌的困境，遂放弃枣阳，日军得以逐次攻占随阳店、吴家店，8日占领枣阳。
中国军队主力向唐河、白河西岸转移，第一七三师师长钟毅，在枣阳突围中以身殉国。
第五战区司令长官部由老河口退驻鄂西北均县，李宗仁仍留老河口指挥所。
5月8日，日军第十一军宣称“汉水东岸作战的目的已经完成”，下令准备汉水西岸的作战。
接着，日军第三师团准备在樊城东北集结，由樊城、宜城间渡河;第十三师团准备向南收缩，以便在宜城、沙洋附近渡河。
5月10日，蒋介石致电李宗仁:“希严令张自忠、周嵒各部，速向东北方猛攻当面之敌，与孙连仲、汤恩伯两部相协同，击灭敌人为要。”
又示：“应乘敌态势不利、退却困难之好机，以全力围攻捕捉歼灭之于战场附近，尔后即向应城、花园之线追击。”
同日，军事委员会也电令第五战区:“鄂北之敌经我多日围攻，粮弹殆尽，必将向原阵地退却。第五战区应乘敌态势不利退却困难之好机，以全力围攻捕捉。”
据此，中国第五战区向日军展开了反攻。
以第二、第三十一集团军及第九十二军由北向南，第三十九、第七十五两军由西向东，第二十九、第三十三集团军由南向北作战。
并以第九十四军进出汉宜路深入京山、皂市、应城、云梦地区，攻击日军后方联络线;同时第七军及鄂东游击队，攻占了平汉线上的鸡公山、李家寨、柳林车站等据点。
第九十二、第六十六两军先后克复泌阳、桐柏、明港，对深入枣阳周围地区的日军形成包围之势。
在北线，5月12日开始，第三十一集团军等部由东、南、北三面向正在樊城东北集结的日军第三师团、石本支队逼近，并连夜进行顽强的攻击。
日军粮弹不足，连日陷入苦战。
5月15日12时，日军第三师团第二十九旅团旅团长在致该师团师团长的电文中说:“敌之战斗意志极其旺盛，按目前情况看，平安返回甚难，望乞增援一个中队。另外，希望在白河右岸采取收容措施(连续出现伤员)。”
日军鉴于退路被堵，遂与中国军队拚死决战。至15日正午，日军第三师团在军坦克团协同下，开始摆脱包围，16日夜在枣阳地区集结。
日军第三师团此次被围攻损失严重。据《第五战区枣宜会战经过及检讨》中称:“溯自信阳敌于东日倾力进犯时，兵力约达两万，而5月10日以后，由新野、唐河向枣阳撤退时，仅七八千余，其中虽间有向桐柏、信阳退窜者，但被我击歼数目亦在四千以上。”
在南线，5月10日，第五战区右集团总司令张自忠已率部东渡汉水进到枣阳以西的峪山、黄龙垱一带，与撤退之敌展开激战。随后又奉命截击南逃的日军第十三师团，在枣阳南部歼其一部。
5月14日，张部进抵方家集。此时，军事委员会电令“第五战区应以遮断敌退路，断其补给为主眼，克复一切困难，迅速围歼枣阳一带敌之主力”。
为此，第三十三集团军总司令张自忠，亲率特务营及第七十四师主力驰往南瓜店堵击。
16日，汤恩伯集团军及第三十军克复枣阳城，使日军更急于打通退路南逃，于是由南瓜店发起对张部的疯狂进攻。
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