20日，驻湖北省襄河两岸之日军 第39、第4师团各一部和第18混成旅团，从当阳、荆门、安陆出 发，对中国军队第29、第33集团军发起牵制攻势。日军第3、第 17、第40师团由应山、信阳、罗山地区分路沿平汉铁路及其西侧 地区北进。25日，日军左翼第3师团在小林店、古城、查山之线 展开；中央第17师团由明港向北攻击；右翼第40师团在槐角镇、 正阳间强渡淮河攻击前进。 中国军队采取避免正面作战，主 力机动转移，侧击日军的方针。以一部在平汉路西平附近阻击日 军，另以一部在日军后方截断交通，以主力预伏于方城、泌阳以 东及上蔡、汝南一带，伏击向堰城、舞阳北进之日军。日军决定 快速出击，于26日攻占确山、邢店、高邑、泌阳一线。27日，推 进至驻马店、汝南、沙河店、龙王庙一线。

    此时，中国军队第3l集团军第13 军由舞阳向象河关推进，第85军主力向上葵附近机动；第2集团 军之第68军向象河关以南日军尾追；第55军向泌阳前进；第59军 向南阳前进；第22集团军攻袭随县、浙河之日军。29日，沿平汉 路及西侧快速北进的中路日军，由于中国军队已撤出沿线地区， 使其寻找守军主力的企图落空。日军左、右两路兵团分别受到中 国军队第13军和第85军的攻击，损失较大。 31日，日军变更部署，将中央第 17师团一部向左右两翼迂回，其一部由遂平经上蔡向右旋回，企 图与汝南北进之右路第40师团南北夹击第85军；中央第17师团主 力则由遂平分两路经西平向舞阳方面迂回；左路第3师团主力也 向舞阳推进，企图南北夹击第13军。中国军队第85军和第13军在 日军完成合围之前，分别向叶县、郾城及沙河以北地区转移，使 日军再次扑空。与此同时，中国军队第2集团军从泌阳、唐河及 其以北地区向舞阳日军后方攻击，切断其后方联络线。 日军侧背受击，决战计划一再落 空，即改变作战计划。2月21日，日军第3师团除留一部于舞阳、 保安寨对北警戒外，主力向镇平、南阳转进；第17师团及第15、 第4师团各一部则经象河关向泌阳转进，企图夹击中国军队第2集 团军，未得逞。中国军队第13军乘机反攻，克复了保安寨、舞阳 ，续向方城追击。4日和5日，日军第3师团先后攻陷南阳、唐河 。中国军队第59军进行反击，6日，克复南阳，毁日军汽车多辆 。日军第17师团转进至象河关附近，遭到第68军截击，伤亡甚重 ，至7日夜，向信阳方面退却，中国军队跟踪追击杀其颇多。豫 东、皖北之日军华北方面军第211师团一部和骑兵第4，旅团主力 为策应豫南方面作战，于1月25日分路向太和、界首前进，并以 飞机连续轰炸郑州、洛阳、郾城、叶县、舞阳等城市和部队。中 国军队第92军与骑兵第2军在涡河、淝河、沙河之线英勇抵抗。 战至2月5日，双方伤亡均重，日军攻陷太和、界首。中国军队固 守沙河、黄汜、顽强抗击。7日，日军先后退回原驻地。11日， 全线恢复战前态势，会战结束。此役，共毙伤日军9000余人。