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10月12日，日军第2军攻占信阳后，以第3师团控置于信阳地区。10月17日，令第10师团以一部兵力沿平汉路南下，主力在平汉路以西经应山、安陆、云梦、应城向汉阳、汉口西北迂回。因沿途未遇到阻击，于10月23日进至应山地区。被阻于大别山北麓的第13、第16师团，因守军向平汉路以西转移，于22日越过小界岭、沙窝之线，向麻城前进。
此后，第五战区各部队即有计划地转移，并按军委会指示重新部署：
第2集团军孙连仲部拨归第一战区，经应山向豫西撤退。第17军团胡宗南部向南阳方面集结，归军委会直辖。第21集团军廖磊部留商麻公路以东大别山区游击；第26集团军徐源泉部留商麻公路以西大别山区游击，与苏皖边区的第24集团军韩德勤部及第5集团军于学忠部，统称为“苏皖鄂边区兵团”由廖磊任总司令。第11集团军李品仙部向洛阳及马坪集结。第33集团军张自忠部向坪坝集结。第22集团军孙震部担任金口以西长江南岸守备。
第五战区长官部奉命转移到随县。第26军萧之楚部退入铁路以西，再转钟祥。第55军曹福林部转移枣阳，归战区直辖。第29集团军王瓒绪部经云梦、应山向潜江转移。第87军刘膺古部经黄陂转孝感、应城、星市，向沔阳转移。
10月24日，第五战区各部队遵照命令开始转移。由于平汉路南下日军已占领应山、安陆等地，最后转移的部队如第71军等在花园附近受阻，只得改变路线寻找空隙突围。第26集团军总司令徐源泉却违抗命令，不肯留在大别山区，竟擅自率部向西撤退。后被撤职，受军法审判。
长江北岸日军第11军第6师团，因伤亡惨重在广济整补后，10月17日开始沿江西进。因沿途未遇到阻击，21日第6师团占领浠水，第119旅团占领兰溪。24日，第6师团第36旅团的机械化部队，在黄陂以东击退第3集团军一小部撤退部队，占领了黄陂。同日，日军第116师团第119旅团，乘船超越黄州，进至距武汉仅35公里的阳逻（阳罗）附近。
长江南岸日军波田支队沿江西进迅速，10月17日占领三溪口，继续西进时在黄龙山一带遭到第11军团和第32军团坚强抵抗，遂向北迂回至第32军团北翼，于黄家大屋附近突破该军团防线，24日进至贺胜桥以东地区。日军第9师团南侧的第27师团，从星潭铺向北迂回，与第9师团并列西进，24日进至咸宁东北地区。在万家岭被歼漏网的第106师团小股残部，与第101师团共担守备任务，进行整补。至10月24日，日军已逼近武汉，对武汉形成了东、北、南三面包围态势。
由于中**队已开始全面退却，日军第21军已攻占了广州。10月24日，日军“华中派遣军”司令官畑俊六在九江前方指挥所，下达了进攻武汉市的作战命令：派遣军所属进攻武汉的部队，应迅速果断地进行攻击，以占领武汉三镇。