日军华中派遣军攻占安庆后，为隐蔽沿长江西进的主要作战方向，指示所属进行欺骗宣传报道，企图引诱中国军队把注意力从日军的溯江作战转移到江北陆地。在江北，坂井支队于13日占领桐城后，奉命改变进攻方向，向中国军队大别山防线的前沿阵地潜山县进攻。日军长驱直入，连克潜山、石牌等要地，致使长江下游南京到武汉间第一道屏障——马当封锁线危急。6月中旬，日本海军舰艇开始用火力清除江面的鱼雷，逐步向马当要塞靠近。此时正逢当地一期抗日军政大学班结业，24日举行结业典礼。受训人员很复杂，除了防守湖口、马当要塞的十六军的副职军官和排长外，还有马当、彭泽两地的乡、保长。由于汉奸告密，日军趁守军各部队主官（凡上尉以上主官都有请帖）参加典礼会餐之机，发起猛烈攻击，于26日攻占马当。
自中日开战以来，蒋介石就下令加固沿江各要塞防御工事，马当要塞工程更是历时经年，国民政府投入了大量的人力物力。这个本来能钳制和延缓日军进攻的重要据点，竟然被敌人轻易地占据了，消息传来，蒋介石心中不由燃起熊熊怒火。指挥失误的十六军军长李韫珩被撤职查办，救援不力的一六七师师长薛蔚英被枪决。
（武汉各界民众争往机场参观“人道远征”凯旋的飞机）
最高统帅的怒火并不能阻止骄奢部属继续溃败，正如他的嘉奖也不能让弹尽粮绝的勇士继续坚守阵地一样。突破马当要塞的日军势如破竹，一周时间里连陷彭泽县城、湖口要塞，与湖口唇齿相依的军事重镇九江顿时失去了屏障。让蒋介石略感欣慰的是，中国空军在此期间以汉口和南昌为基地，连日出动攻击安庆至湖口间敌舰艇，予敌以重创。
持久抗战的要诀在于因地因时制宜，灵活打击敌人，不计较一城一池的得失。马当要塞在短期失守，蒋介石的确很是失望，但他并没有对势必更加激烈的战役丧失信心。针对一些消极言论，蒋介石在指挥武汉会战期间还时常对外发表讲话，声明中国政府保卫武汉及坚持长期抗战的决心，以正国际视听。7月18日，蒋介石接见了英国《每日先驱报》驻华记者史诺，他说：“武汉必能坚守，而日军后方，因中国游击部队日趋活跃之故，则将变为前线。”对于尚未发生的事我们只能预测，而难以左右，在做最好的期望的时候必须做好最坏的打算，蒋介石当然明白这个道理。回答外国记者提问的时候，他知道在什么地方该退却，他也知道怎样才能安然退却，“纵令武汉将来有不能守之一时，殊亦无损于抗战之毫末；中国之目的固在长期作战以消耗敌人力量，而获得最后胜利，相信保卫武汉之战，必使敌人遭受重大损失也。”
日军的攻势在继续，5天后，波田支队在姑塘强行登陆，26日攻陷九江。同日，长江对岸的江防要地黄梅小池口也告不守。至此，日军已基本上突破了中国军队的主阵地。
中国军队在要塞九江一带集中有数十万军队却败不旋踵，一是由于当局固守九江的决心下得过于仓促，以致后勤准备不周，粮食补给困难；二是败于军纪不良，守军派系混杂，官兵素质极差。第二兵团司令张发奎自称“职由阳新徒步经瑞昌至九江时，满月荒凉，殆绝人迹，民众既失同情之心，军队自无敌忾之气。”
（1938年6月，日军进攻武汉。中国马当要塞士兵正严阵以待）
2.实现了持久消耗的战略意图
真正的大战在8月展开。蒋介石调集了几乎所有可以动用的部队，日军也调集了10个师团，后来又多次补充。中日双方在以武汉为中心的数千里范围内，展开了一场空前规模的大战。
在小池口登陆的日军与太湖西进宿松之敌汇合，进犯黄梅。8月3日，武汉上空爆发空战，敌机被击落11架，中方亦损失了7架。次日，黄梅沦陷，日军攻向广济。江南的日军在夺取九江后继续西进，企图切断粤汉线，迂回到武汉之南，从正面进攻武汉。蒋介石一面下令守军依托河道、山脉力行抵抗，一面组织武汉的机关、人员、工厂撤退。
鄂东地势南屏长江，北连大别山，无数河道由北向南汇入长江，其间遍地都是稻田，地形起伏纵横，形成天然的障碍防线，易守难攻。中国军队终于在这一块地方稳住阵脚。廖磊的第二十一集团军以大别山为根据地，频频向皖西和鄂东猛烈出击，截断敌军交通线，威胁敌人后方，逼使日军屡进屡退，一筹莫展。在江北，敌我双方成胶着状态。中国军队的猛烈反击使日军被迫收缩战线，并一度收复太湖、潜山、宿松，直逼黄梅。中国军队防御黄梅、广济地区的战役，是保卫武汉的第一次决战，对武汉的安全有重大的影响。战役持续了一个月，蒋介石调集了川、鲁、桂三省约6个军的兵力，但因处处防御，指挥不统一，难以相互支援，最后被敌人各个击破，结果在9月上旬导致全线失守。
江南的日军，进展也不顺利。九江及鄱阳湖西、南地区，为九战区屯兵之主阵地。8月5日，第九战区在蒋介石“在德安、瑞昌一带与敌决战”的指令下，拟定会战计划，决定重点布防沿江及南浔路，尤须固守田家镇要塞，以主力控制德安、瑞昌以西及南昌地区，以保卫武汉。8月20日，日军第一○一师团从湖口横渡鄱阳湖，攻占了星子城，然后继续南下，企图配合一○六师团攻占瑞安，尔后夺取南昌。对于江南的战事，蒋介石是有信心的；因为在战前就判断日军主攻方向是南路，所以在江南新成立的九战区部署了重兵。
8月21日，蒋介石对伦敦《每日捷报》驻华访问员任金生发表谈话，说：“扬子江阵线之一，不久即将展开剧战；此战将为大决战，吾人深信必能获得较四月间台儿庄一役更大之胜利。日军自欺欺人，妄以为攻下汉口，战争即可结束；须知即使汉口失陷，必不较去岁南京之失陷更可挫破中国之抗战，何况吾人深信汉口必不致失陷也。日军之困难，与日俱增，吾人将使其一败涂地。”他特别强调了游击部队的作用：“战事愈展开，流动之游击部队将愈占重要之地位。在未来保卫武汉之大决战中，游击队将必有巨大之贡献。”蒋介石所讲的决战之处当是指赣北了。
薛岳没有让蒋介石失望，第一兵团在庐山附近的金官桥、东西牯岭、隘口街进行了卓有成效的持久防御战。硬是把南路大部分日军拖在德安附近一带。九月间，在南浔线双方都有顾忌，初期很谨慎，战况沉寂。蒋介石下令把他的嫡系俞济时第七十四军调回长沙休整，兵团司令薛岳鉴于赣北各军作战时间更长伤亡更大，坚决拒绝把这支生力军调走。后来，蒋介石又调六十四军赴粤作战，薛岳再次强留下该军一个师。薛岳直言犯上，留下这两支部队，是有成效的，在九月中旬的瑞武路作战和紧接着的万家岭大捷中，该部发挥了重大的作用。
险要的地势是至关重要的，几个月来中国守军在鄂东、赣北的作战充分说明了这一点。日军为排除其在水泽山区作战面临的战术上的困难，打破胶着状态，以迅速占领武汉，华中派遣军改变了原来的作战计划，8月中另出奇兵两路，由大别山的北麓平原西进：一路由合肥向河南的固始、湟川、罗山攻击，直趋信阳，企图切断平汉线，迂回武汉之北，进而从北面进攻武汉；另一路则由合肥攻击六安、霍山，然后直捣商城，再转南威胁麻城，与黄梅及江南之敌相呼应，对武汉构成大包围的态势。
在武汉会战正酣之时，日本大本营又下达了201号命令：“大本营企图与进攻汉口互为先后，取华南敌后；重要根据地，并切断其主要对外联络补给路线；占据广州附近要地。”不难看出，日军在武汉会战的战略意图是，通过大包围大迁回战略的实施，先从战略上截断武汉守军的退路和外援，彻底动摇武汉守军的意志，以最终形成对中国抗日主力部队的合围，达到与中国“速战速决”的战略目的和中国投降的政治目的。为此，日军调集了其陆军总兵力34个师中的大部分，其中以第二集团军和第十一集团军的共9个师的兵力为主，约25万人，以及海军及3舰队，再加空军等，共有各型舰艇约120艘，各型飞机约300架。
（日军攻占武汉）
日军集中如此大规模的兵力围攻武汉，蒋介石并没有被吓倒。武汉的转移工作在紧张的进行，东部逃亡过来的难民继续西行，寻找安身的地方。9月13日，蒋介石在汉口接见英国代表，英国代表向蒋探询中国在原则上可否同意在汉口设安全区，并面陈日本所提之苛刻条款。蒋介石予以坚决地回答说：“凡有中国军队驻守的地方就是安全区”。断然拒绝日方无理要求，并强调指出：“中国抗战是自卫，也为保卫国联盟约，英国既同为会员国，应彻底与中国合作，驱逐此人类公敌；此种无理条款，英国根本不应转递。”
武汉外围阵地一步一步紧缩，到10月初，各要塞基本上都被攻破，撤退只是迟早的事了。就在这个时候，薛岳兵团在万家岭一带作战，歼敌3000多人，为国庆献了一份厚礼。但在日军的反扑下，万家岭最后失陷。局部的胜利并不能改变战略上的被动和整体的劣势。由于日军在长江两岸和大别山北麓已形成对武汉的三面包围，同时在广东方面，日军二十一军又在大亚湾登陆，10月21日侵占了广州。中国军队于10月25日撤出武汉，五战区部队向平汉路以西的随县、沙洋一带转移；九战区部队退守岳阳、通城和修水以南地区。日军于10月25日至27日先后占领汉口、武昌、汉阳。
武汉弃守前夕，蒋介石于24日偕宋美龄飞往湖南衡阳之北的南岳，但因飞机迷失方向，又转回汉口。25日晨8时许，换乘飞机，始到在南岳。同日蒋电武汉撤退前破坏可资敌用之一切设施，这样，武汉燃烧了两天。
再次离开武汉的时候，蒋介石是很痛心的，是啊，动用了100多万的兵力，武汉还是沦陷了！“保卫大武汉”的口号声依然在耳边回响，几个月前怎么都想不到会如此狼狈地离开的！蒋介石又想起就武汉的防守而召开的那次会议，当时有人认为武汉在政治上不如南京、军事上还是不如徐州、经济上不如上海、文化上不如北平，既然那四大重要城市都已经放弃，武汉也没有什么固守的必要。他清楚地记得自己是怒气冲天地训斥过那个人的。现在，武汉失陷了，不管是从澄清疑问还是鼓励继续抗战着想，作为最高统帅都有必要给国人一个明确的交代。
10月31日，蒋介石发表《为国军退出武汉告全国国民书》，对于为什么保卫武汉和从武汉撤退作了说明：“保卫武汉之军事，其主要意义原在于阻滞敌军西进，消耗敌军实力，准备后方交通，运输必要武器，迁移我东南与中部之工业，以进行西南之建设。盖唯西北西南交通经济建设之发展，始为长期抗战与建国工作坚实之基础，我唯西北西南交通路线开辟完竣，而后我抗战实力及经济建设所需之物质，始得充实而供给不虞其缺乏。今者我中部及东西之人力物力多已移植于西部诸省，西部之开发与交通建设，已达初步基础。此后抗战，乃可实施全面之战争，而不争区区之点线。同时我武汉外围五月之苦战恶斗，已予敌人莫大之打击，而树立我民族复兴之自信心，与发扬我军攻守战斗再接再厉之新精神。故我守卫武汉之任务已毕，目的已达。”对于战局的阶段转换，蒋介石也作了积极的预测，他认为“吾同胞应知此次兵力之转移，不仅为我国积极进取，转守为攻之转机，且为彻底抗战，转败为胜之枢纽。”
为了表明中国的不妥协态度，争取国际的援助，蒋介石电令驻美大使胡适将此文有关持久战部分译成英文交罗斯福看。不久，日本又发表关于建立东亚新秩序的声明。美国终于12月15日正式批准“桐油借款”两千万美元给国民政府。
（蒋介石发表“告全国国民书”说明国民党军自动放弃武汉原因）
武汉会战的战线之长，时间之久，兵员之多，规模之大，牺牲之重，是抗日战争中其他任何战役所不能比拟的。在会战过程中，中国军队动员120多个师，约100万人，伤亡、散失约60万人。日军伤亡、失散、被俘人数20万人，染病15万人。以上数字，各家所说不尽相同，但有一点是无可怀疑的，即是抗战以来，日军遭受损失、付出代价最大的一役。
日军战略进攻之势从此衰落，深陷于对华战争的泥淖而不能自拔。日本帝国主义速战速决的战略至此完全破灭，妄图不战而屈人之兵的幻想再一次破灭。中国抗战至此，第一期抗战，即日本的战略进攻与中国的战略退却，到此结束，转入第二期抗战，即战略相持阶段。
经过保卫大武汉的会战，蒋介石的持久消耗战略思想有了进一步的完善。他明确地指出要立国西部，以西南、西北为根据地，展开长线的大阵地战阵势，而又于此阵势中进行局部运动战，以确保西南、西北根据地，等待国际局势转变，从而转向反攻，争取最后胜利。不过他现在是持久战等待国际局势转变，而不再是以一年或三年的时间等待了。
