這個時候的日軍第11軍司令官-岡村寧次也陷入在一種苦惱之中，按照原先的部署，第11軍方面應該是以第6師團沿長江北岸的廣濟、蘄春、浠水、上巴河、新洲，經靠山店攻佔漢口。而波田支隊則是與海軍配合，沿長江南岸，經瑞昌、陽新、白沙、大冶、鄂城、葛店、魯港，攻佔武昌；第9、第27師團並列前進，由瑞昌、陽新地區向西，經三溪口、坳下、擔山沿線及以南地區，攻佔咸寧、汀泗橋鐵路沿線地區，擊潰中國在該地區的主力部隊，遮斷粵漢鐵路，以阻止中國部隊向武漢增援和向南撤退；而第1o1師團則經廬山以東、第1o6師團經廬山以西，沿南潯鐵路經德安、永修，攻佔南昌。
然而這兩個多月裡作戰卻是頻頻不順，所屬各師團是損兵折將，而相比之下，第2軍就顯得順利多了。按照部署，第2軍是以第1o、第3師團，於六安、烏龍廟、黎集和葉集擊潰當面守軍，經石佛、固始、潢川、羅山攻佔信陽，擊潰中國在該地區守軍的主力，遮斷平漢鐵路，然後沿平漢鐵路及以西之應山、安6、雲夢、漢川、漢陽，迂迴至漢口西南的長江北岸，配合第1軍在長江北岸的部隊和海軍攻佔武漢；而第13、第16師團則是計劃由六安、葉集攻佔商城、新縣地區，然後向南經沙窩、小界嶺及兩側地區，橫越大別山。從兩路口、黃土崗、長嶺崗、麻城、宋埠、靠山店、黃陂，協同第6師團攻佔漢口。
鄂豫皖邊界的大別山地勢極為艱難，北麓地霍山、金寨、商城一線為分界線，以南全為險峻的山區，以北則逐漸是為丘陵地帶。而自六安經固始、潢川、羅山至信陽的公路就處於這一丘陵地帶之中。因為在武漢會戰剛剛開始的6月下旬，第5戰區司令長官-李宗仁判斷「日軍不會由平漢線進犯，必是溯江西犯」，所以主張「充分採用內線作戰原則，迅集中絕對優勢兵力。先於太湖、宿松、英山、廣濟間狹隘地區，將溯江西進之敵聚而殲之，然後轉移兵力，各個擊破」。
由於李宗仁反對「處處設防，逐次使用兵力」的策略，所以第5戰區的兵力部署的重點在於沿江右翼的防禦。當黃梅、廣濟陷落後。日軍第2軍已經開始向大別山北麓進攻的時候，第5戰區代理司令長官-白崇禧仍然認為日軍地主攻方向為沿長江兩岸西進，大別山北麓為日軍的次要方向。所有並沒有做出什麼調整。
也正是如此，第5戰區左翼兵團當時防守大別山北麓的部署比較混亂，霍山方面為第77軍。六安方面為第51軍，商城、固始方面為第71軍，信陽方面為剛從南陽、駐馬店增援來的第27軍團；控置於麻城、商城間的則是第2集團軍。
而反觀之下，日軍第2軍在月22日接到華中派遣軍的令其「以主力沿大別山北麓攻佔信陽。再沿平漢路南下進攻武漢，以一部橫越大別山策應軍主力及第11軍地作戰」的作戰命令後，軍司令官-東久邇宮當即制訂出了第2軍的行動方案。
以第1o師團、第3師團擊潰當面六安、葉集、黎集一帶的中**隊，沿六信公路經固始、潢川、羅山攻佔信陽，切斷平漢鐵路。然後沿平漢路及其以西的應山、安6、雲夢、漢川向漢口西南地長江北岸迂迴，配合第6、第13、第16師團攻佔武漢；
第13、第16師團從六安、葉集攻佔商城、新縣地區，再南下，經小界嶺兩側地區橫越大別山，從黃土崗、麻城、宋埠進出至黃陂地區。協同第11軍的第6師團攻佔漢口。
由於最初第2軍集結於合肥的部隊僅有第1o、第13兩個師團。第3、第16師團尚未到達。而按照華中派遣軍司令部規定的日期，8月27日便需要開始行動。
儘管第3、第16師團尚未到達。但8月27日，日軍第2軍集結於合肥地區的第1o、第13兩個師團還是按照計劃分北、南兩路開始西進。第1o師團從合肥以西的官亭、江夏店地區出。向六安進攻；第13師團從合肥以南的山南館、雙河地區出，向霍山進攻。
當天，第1o師團擊退第57軍的警戒部隊後，於當晚便從東、南、北三個方向包圍了六安城。28日晨，日軍開始進攻。當天陷落六安。
而第13師團在青山鋪擊退第7軍地警戒部隊後，隨即向聖人山、大河廠中**隊陣地動進攻。並以駐合肥的第1飛行團相配合，連續轟炸霍山城的守軍陣地。29日霍山陷落。
9月3日，第1o師團向固始進攻，當日攻佔石佛寺。第13師團則在炮、裝、航的立體支援下，強渡史河，攻佔了第71軍的警戒陣地，繼續向富金山第71軍主陣地進攻。至4日，第1o師團也強渡過史河，激戰後佔領了第61師地警戒陣地。第13師團則集中力量猛攻富金山左翼陣地。雙方戰鬥慘烈。
激戰持續到6日晚，第1o師團突破固始東郊守軍陣地，當夜佔領固始城。而第13師團猛仍被阻於富金山陣地。軍司令官-東久邇宮見荻洲立兵之第13師團久攻不下且傷亡慘重，遂令第1o師團派一部兵力向南進攻，側擊富金山西麓，企圖切斷富金山守軍與後方商城地聯絡線，以支援第13師團。
第1o師團長-筱塚義男遂派在台兒莊一戰中灰頭土臉的步兵第33旅團長瀨谷啟親率1個步兵聯隊於7日從固始南下，實施作戰。但瀨谷支隊地行蹤卻無意中被第71軍派赴第13師團側翼執行偵搜任務的第88師第523團第營所現。
於是。第88師在瀨谷支隊必經地坳口塘隘路設伏，一戰下來，瀨谷支隊損失數百人，只得退回固始。而就在當日，第1師團一部佔領了烏龍集，但此時第27軍團主力已到達潢川地區，第2集團軍的第3o軍也到達固始西南的樟柏嶺、方家集附近。
從9月8日開始，第1o師團開始攻擊第27軍團的警戒陣地，而富金山方面第36師陣地和依然處於在第13師團主力的猛攻。雙方接連生激戰。
由於此時，增援而來的第1師團已進至六安以西地區，且第2軍已派工兵將六安至葉家集間公路修好。這樣一來，第13師團無後顧之憂，遂於9日徹夜、1o日全天，在飛機輪番轟炸、炮兵集中射擊掩護下。集中全力連續向第71軍及第114師陣地猛攻。
9月11日凌晨2時起，第13師團猛攻富金山，天亮後，又以飛機2o余架前來空襲，至下午16時。富金山除最高峰外，山腰主陣地全被攻佔。
守軍第71軍長宋希濂遂以第61師-第366團掩護第36師後撤，富金山陷落。
而此時，第16師團已從合肥進至葉集以西投入戰鬥，與第1師團、第1o師團協同，繼續向潢川及商城進攻。9月14日，第16師團攻陷方家集，續攻峽口。激戰竟日，雙方傷亡均重。9月16日，第13、第16兩師團以裝甲車中隊為先導，在第1飛行團直接支援下，向商城進攻。第16師團一部迂迴至商城以北十里鋪。擊退守軍第3o軍。商城遂為佔領。
根據第2軍司令官的命令，第16師團從沙窩、小界嶺。第13師團從大河埂橫越大別山，前出至武漢東北地麻城地區。策應第11軍方面的進攻。
至9月18日，第16師團已至沙窩附近，第13師團於19日進至打船店附近，與守軍第3o軍、第71軍和第42軍生竭力對戰。守軍利用山區險峻地形，構築了重疊多層、大縱深的防禦工事，又不斷組織反擊，同時時常起逆襲、破壞交通，實施伏擊。第13、16師團傷亡慘重，但都未能突破守軍的防線。
而就在9月16日，當第16、第13師團攻佔商城時，進攻潢川的第1o師團卻正在潢川外圍與第27軍團的第38、第18o師及騎兵第2、第13旅激戰中。當日19時，第1o師團包圍第27軍團部所在地-五里棚。迫使第27軍團長-張自忠只得親率特務營突圍。
次日，第1o師團兵分三路圍攻潢川城，其中以南路迂迴城西南，切斷潢光公路。激戰至1日，第1o師團主力突入城內，巷戰至暮，佔領潢川。與此同時，第1o師團另一部由潢川城北西進，並以一部乘船溯淮河而上，會攻羅山。
當固始失守，潢川已成危局之時，第5戰區雖急調原在襄樊整補地第22集團軍-第45軍至羅山，歸第17軍團長胡宗南指揮，防守潢信公路及其兩側地區，阻止日軍西進攻擊信陽。但隨著9月18日潢川失守。當天，第1o師團一部便與守軍第125師生接觸。
胡宗南令第45軍全部向羅山推進，另令第16軍的第28師進至五里店構築工事，掩護軍團主力集中。但9月19日光山失守，第27軍團退入經扶後，至2o日，第1o師團襲佔小羅山高地，而另一部則渡淮河南進，威脅守軍側背，守軍第45軍遂放棄羅山城。而25日開始，第1師-第1團、第師兩軍協力，攻克小羅山，由此開始，第1軍主力及第167師相繼加入戰鬥，與第45軍相協力抵抗。迄9月底，第17軍團、第1o師團都在生激戰。
這樣一來，北線的第2軍的進展遠遠要比江南的第11軍迅，岡村寧次坐不住了，他要走出一步險棋。