當日軍向中條山地區增調兵力時，中國軍事委員會軍令部判斷日軍有進攻中條山區的企圖，遂拟定了第一戰區作戰指導的3個參考方案：
第1案，主力向黃河南岸撤退，鞏固河防；
第2案，乘敵集中未畢，制敵機先，以擊破其攻勢；
第3案，采取機動戰術，變内線為外線。
4月18日，參謀總長何應欽在洛陽主持有第一、第二、第五戰區高級将領參加的晉南會戰作戰準備會議。
他指出：“中條山地位異常重要，如現三角地帶一部為敵占領，則隴海路不獨感威脅，且洛陽恐亦難保，而西安亦危。
”同時認為：“晉南之敵，似将逐次奪取我中條山各據點，企圖徹底肅清黃河北岸之我軍，然後與豫東之敵相呼應，進取洛陽、潼關，以威脅我第五戰區之側背，或西向進窺西安。
”20日第2次會議上，何應欽基本上采用軍令部第2案的精神，對晉南作戰作出下述指示：“為确保中條山，第一步，應相機以93軍（劉勘，在太嶽山區）由北向南，以27軍（範漢傑，在太行山區）由東向西，與中條山陣地右翼各部，合力攻取高平、晉城、陽城、沁水間地區，以恢複29年（1940年）4月前之态勢。
第二步，與晉西軍及第二、第八戰區協力，包圍晉南三角地帶之敵而殲滅之。
最低限度亦須能确保中條山。
”
4月28日，軍委會軍令部判斷日軍有由沁陽、濟源及橫嶺關、臯落鎮公路進攻垣曲之企圖，軍委會于5月2日令第一戰區加強中條山陣地工事，破壞、阻塞主陣地前的道路；先發制敵、以一軍向高平、博愛，另以一軍向聞喜、侯馬、夏縣采取攻勢，以擊破敵之攻勢。
令第二戰區晉西部隊向同蒲路，第五戰區汜東部隊向隴海路各當面之敵進行牽制。
第一戰區于5月3日決定作戰方針：為打破敵之進犯企圖，制敵機先，積極實施遊擊，以粉碎敵之攻擊準備及兵力集中，随即分令各軍以一部向當面之敵遊擊，但各軍的出擊部署尚未完成，日軍已開始進攻。
日軍航空兵首先發動攻擊，于1941年5月6、7兩日，轟炸西安、鹹陽、潼關、鄭州等地，并炸斷隴海鐵路。
5月7日晚，日軍按計劃以分割包圍和向心攻擊，向中條山發動進攻。
西部方面。
日軍第41師團和獨立混成第9旅團，分由西桑池（第5和第14集團軍結合部）、橫嶺關附近向垣曲方向進攻。
守軍第43軍與第17軍協力抵