南昌會戰剛剛開始時，日軍第11軍司令官岡村甯次就己得到中國第一、第五戰區将向信陽、應山等地區發動局部攻勢，以威脅和消耗武漢地區日軍的情報，同時了解到，中國軍隊的主力部隊、湯恩伯的第31集團軍，己由江西豐城、樟樹地區調至江北棗陽、随縣地區。
日軍攻占南昌，武甯，基本上解除了中國軍隊對九江及長江航道的威脅。
岡村甯次決定先發制人，在日本國内新擴建的第33、第34師團增調至武漢地區，加入第11軍戰鬥序列後，于中國軍隊發動進攻之前，向随棗地區進行攻擊，以殲滅或驅逐湯恩伯集團，鞏固武漢防務。
準備使用3個師團及1個騎兵旅團的兵力進行這次作戰。
1939年4月17日，拟好作戰計劃。
其作戰方針是：為确保現占領地域，摧毀中國軍隊繼續抗戰的意志，預定于5月初殲滅武漢西北方向的中國軍隊。
其作戰指導是：在主力發動進攻之前，以一部兵力對大别山南麓地區進行攻擊，以牽制中國軍隊于該地；主力在鐘祥以東向棗陽并向唐河一帶迂回，切斷中國軍隊向南陽的退路，以殲滅其主力兵團第31集團軍的2軍于唐河以南之棗陽附近。
達成作戰目的以後，除确保随縣附近地區外，各師團迅速返回，恢複原警備态勢。
要求參戰各部隊于5月初秘密集結完畢。
其兵力部署是：令第3師團（為加強該師團進攻能力，另配屬1個步兵聯隊、2個野戰重炮兵聯隊、1個工兵聯隊、1個山炮兵大隊、1個迫擊炮大隊、1個機槍大隊、1個戰車大隊、2個裝甲車中隊）于4月末集結于孟畈店地區，5月初發起進攻，突破中國軍隊防線後，向随縣以北的高城鎮、唐縣鎮攻擊前進，以牽制中國軍隊主力于棗陽東南方向；另以一部兵力向棗陽東北的新集一帶迂回；必要時，以一部兵力由信陽向桐柏方向進擊，以切斷中國軍隊的退路。
令第13師團和第16師團分别集結于鐘祥東北的黃家集和鐘祥附近，進攻開始後，兩師團突破當面中國軍隊的防線，并列向棗陽以南的吳家店和棗陽以西的雙溝前進，切斷棗陽地區中國軍隊與襄陽的聯系。
令騎兵第4旅團（為加強該旅團獨立作戰的能力，另配屬1個騎兵聯隊和1個騎兵大隊）集結于鐘祥東南的鄭家集和天門以西的多寶灣地區。
進攻開始後，俟第16師團進至樊城東南的方集、大廟山一帶時，迅速超越該師團，攻擊雙溝，并向新野唐河迂回，以形成對棗陽地區的雙重包圍，遮斷中國軍隊向南陽的退路。
當第3師團進至唐縣城附近時，第13，第16師團從白河以東向右迂回、進攻棗陽以北地區，殲滅中國軍隊主力兵團于棗陽附近。
作戰目的達成後，第3師團确保棗陽地區，掩護其他部隊返回原駐地。
其他部隊撤回後，第3師團除留一部兵力占領随縣外，主力亦返回原駐地，恢複原态勢。
此外，還令陸軍航空兵第3飛行團（2個偵察中隊、1個戰鬥機戰隊、2個輕轟炸機戰隊）協同進攻部隊作戰。
這一計劃的中心思想，是以第3師團在右，騎兵第4旅在左，以迂回行動對棗陽地區形成包圍，爾後，以第13、第16師團北進，以圍殲中國軍隊之第31集團軍。
武漢會戰後，第五戰區（司令長官李宗仁）退守鄂西北及鄂豫邊境地區，将所屬部隊區分為江防軍、右集團軍、左集團軍、第二線兵團和遊擊部隊5個兵團。
江防軍（司令郭忏，轄第94、第26、第44軍和第128師及遊擊第7縱隊，連同暫歸第九戰區指揮的第75軍，共13個師及1個遊擊縱隊）擔任長江北岸至襄河（襄樊附近漢水河段）間及當陽、宜昌、江陵一帶地區之守備；右集團軍（總司令張自忠，轄第33集團軍第77、第59軍，第29集團軍第67、第55、第45軍及第6遊擊縱隊，共11個師及1個遊擊縱隊）擔任襄河兩岸及大洪山之守備，主力集結于宜城以南地區；左集團軍（總司令李品仙，轄第11集團軍第39、第84軍，第31集團軍第13、第85軍及第1、第5遊