因為大本營為對蘇、對英美進行作戰準備，曾考慮將第11軍的第3師團、第4師團、第6師團、第33師團一部、第13師團轉用於其它戰場，以收縮武漢的佔領區。
但新任中國派遣軍司令部-畑俊六大將、4月接替園部和一郎新任第11軍司令官的阿南惟畿中將，都強烈反對大本營的這一考慮，認為徹底摧毀中國繼續戰鬥的企圖、解決中國問題才是日本的根本國策，而這時候突然減少派遣軍的兵力，將使重慶政府獲得生機。
8月9日，大本營做出決定，放棄對蘇行使武力，不從中國派遣軍抽調兵力。8月26日，大本營下達了『大6命第538號』，批准長沙作戰計劃。作戰的代號為『加號作戰』，允許第11軍越過作戰線進攻長沙。不過由於準備對南方作戰，第11航空艦隊和第3飛行團於9月上旬6續被調走，這就等於減少了飛機的作戰支援。
1o日由6軍次官接替園部和一郎任11軍司令官的阿南惟幾中將，在進行長沙作戰的準備時，根據1939年9月向長沙地區進攻，因兵力分散而受挫的教訓，確定這次進攻須增加兵力，使用齊頭並進相互策應的作戰方法尋找守軍主力作戰。
9月上旬最後確定了作戰計劃要點，作戰目的摧毀中**隊的抗戰企圖，給西部第9戰區軍隊一大打擊。作戰方針是軍決定9月18日開始攻勢，擊敗新牆河、汨水之間的中**隊；接著準備自長樂街附近進入汨水下游一線動進攻，攻擊該河左岸之中國第4軍、第99軍。在新市南約25公里的新市—栗橋公路一線突破守軍陣地，以軍的主力將敵包圍在該公路以西湘江一帶殲滅之；另以第6師團、第4o師團）擊敗平江正西偏南約1o公里的蒲塘方面山地內之中**隊，向汩水南岸進攻，預定為9月23日左右，至9月末，本作戰結束。在部隊集中之後期，以一部與海軍支援部隊協同，對常德方向進行佯動，以迷惑對方。為牽制第9戰區的兵力，在南昌地區之部隊，應適時進行牽制性作戰。
自8月中下旬起，日軍第11軍開.始向湘北集結作戰兵力。
第3師團配屬4個山炮大隊，8月下旬.由湖北應山附近出，9月16日前後集結於岳陽東南的小橋圳；
第4師團配屬山炮兵1個大隊、迫.擊炮1個大隊，8月下旬由湖北應城、安6地區出，9月1o日前後集結於岳陽東南的新開塘附近；
第6師團配屬山炮兵兩個大隊、迫擊炮1個大隊，從在.岳陽、崇陽擔任守備的任務中抽出，9月中旬集結於岳陽以南的草鞋嶺附近；
第4o師團配屬山炮兵1個大隊，9月上旬由湖北大冶、鹹.寧地區西移至桃林附近集結；
第13師團以步兵4個大隊、兩個山炮大隊為基幹組.成支隊，由步兵第26旅團長-早淵四郎少將指揮，是為早淵支隊，8月18日由宜昌以南的紫金嶺出，9月15日集結於岳陽以東的冷水鋪附近；
第33師團以留於.南昌的步兵3個大隊、1個山炮兵大隊為基幹組成部隊，由第33師團的步兵團長-荒木正二少將指揮，荒木支隊應該由江西安義地區出，9月上旬集結於桃林附近地區；
獨立混成第14旅團抽出一個獨立步兵大隊，由獨立步兵第63大隊長平野儀一大佐指揮，組成平野支隊，另以獨立步兵第62大隊長江籐大八中佐率1個獨立步兵大隊和配屬1個山炮中隊，組成江籐支隊，9月中旬由江西瑞昌移至岳陽城陵磯附近集結；
戰車第13聯隊配屬兩個輕裝甲車中隊，9月中旬由武漢向岳陽集結；
野戰重炮兵第14聯隊，9月中旬由武漢向岳陽附近集結；
以3個獨立工兵聯隊、8個架橋材料中隊為基幹組成第11軍工兵隊，和獨立野戰重炮兵第15聯隊-第1大隊一起，9月上中旬由武漢向岳陽、臨湘地區集結。
以汽車18個中隊，輜重兵9個中隊組成岳南兵站地區隊
抽出第1飛行團、第2飛行團的部分飛行部隊，配合海軍第1遣華艦隊的『勢多』號炮艦、『堅田』號炮艦、第1o5水上運輸司令部組成支援部隊。這樣一來，第11軍用於長沙方面進攻作戰的地面部隊總兵力為步兵45個大隊，炮兵26個大隊。
至9月15日，軍司令部應該在岳陽設立司令部戰鬥指揮所，並召集各部隊參謀長會議，檢查動攻勢的準備情況，並計劃擊汨水左岸地區中**隊的開始時間預定在9月23日，月底前達到作戰目的。同時在部隊集中後期，以一部兵力協同海軍向洞庭湖西岸的常德佯攻。為牽制中國第9戰區軍隊，當以警備在南潯沿線的南昌方面的兵團適時動攻擊。
而薛岳第9戰區自1339年秋第1次長沙會戰後，始終保持在湘、鄂、贛三省的長江以南地區與日軍第11軍形成寬正面對峙。去年7月重設第6戰區後，第9戰區向西、向北與第5、戰區、第6戰區的分界是石門橋、連山湖南岸、大通湖北岸、洞庭湖北岸沿長江至武漢下游迄九江之線；向東與第3戰區的分界為撫河、鄱陽湖口之線。這樣，第3戰區、第5戰區、第6戰區、第9戰區，共計四個戰區，從北、西、南、東，幾乎共同構成對武漢日軍第11軍的包圍態勢，並完整的正處於日軍作戰地區的當面。
而根據本戰區地形和日軍部署，並總結第1次長沙會戰、上高會戰等作戰經驗後，第9戰區長官司令部判斷出日軍的進攻方向在贛北方面，是由德安、安義指向武寧、修水、銅鼓，或是由南昌指向高安、上高、萬載，或由南昌指向新淦、吉安；在鄂南方面，可能由崇陽、通山、通城向南指向平江、瀏陽；在湘北方面，則由沿粵漢鐵路兩側地區向南直趨長沙。不過判斷出的以上各方向中，湘北當為主要方向，其他則為策應方向或牽制方向。
據此判斷，第9戰區乃將主力部署於湘北方面，並利用橫亙於此方向縱深內的新牆河、汨水、撈刀河、瀏陽河等構築多層陣地，加強防禦的韌性，將機動部隊控制於東側幕阜山、連雲山山地，以便側擊進攻日軍。
由於第9戰區所轄正規部隊為3個集團軍11個軍3o個師，另有若干游擊縱隊的力量。兵力還是相當雄厚的。第九戰區司令長官部位於長沙，其中戰區直轄第99軍擔任漢壽、沅江、青山一帶洞庭湖湖防及湘陰、營田、歸義間湘江、汨水守備。第37軍集結於長樂街、甕江、福臨鋪間地區整訓。
第27集團軍總司令部位於平江。所屬第4軍：擔任磊石山、鹿角、至公田間新牆河南岸守備，並以一部佔領新牆河以北筻口、大雲山前進陣地；第58軍擔任黃岸市、九嶺、北港、賽公橋一線守備；第2o軍：擔任通城、鐵柱港、斗米山、楊芳林各線守備。
第3o集團軍總司令部位於修水。其所屬第78軍擔任觀音閣、潭埠之線守備；第72軍以一部守備東坑嶺、留咀橋之線，主力集結於三都南北地區。
第19集團軍總司令部依然位於上高。其所屬新編第3軍：擔任靖安、奉新一線守備；第74軍則是集結於新余、分宜地區整訓；預備第5師：擔任市汊街、溫圳一線守備；江西保安縱隊則是擔任錦江南岸守備。
軍事委員會直轄第26軍集結於金井、瀏陽、永安市一線整訓；第1o軍集結於衡山、淥口地區整訓。湘鄂贛邊區挺進軍（轄7個縱隊）的主力部署於咸寧、瑞昌間地區擔任游擊。
而早在1941年3月17日，第9戰區就制定了一份反擊作戰計劃。其方針是在贛北、鄂南方面，對非主攻方面之敵，力求將其夾擊於崇仁、新淦以北，宜春、萬載、銅鼓、修水以東及修水、長壽街、梅仙以北地區，予以各個擊破；在湘北方面，敵如以主力由楊林街、長樂街、福臨鋪道及粵漢鐵路兩側地區向長沙進犯時，則誘敵於汨水以南、撈刀河兩岸地區，反擊而殲滅之。其指導要領主要是應用誘敵深入、反擊殲敵的戰法。
這樣，為為抗擊第11軍向長沙的進攻，在湘北正面新牆河由西向東至幕阜山的第一線，部署了第4軍、第58軍；在第二線的汩羅江兩岸，部署了第37軍；在長沙與瀏陽之間部署了第26軍；在主戰場的西側湘江兩岸部署了第99軍；在主戰場東側的山區部署了第2o軍；以在江西省分宜、新餘地區的第74軍作為預備隊。
而當作戰開始的時候，周成義正為著第58師的整訓而忙得頭昏眼花，弟弟周成仁依然在遵義學習，除了偶爾的鴻信之外，幾乎沒有太多的聯繫，倒是玉蘭，因為野戰醫院的工作原因，經常和自己生接觸。