1939年5月，日军继南昌战役之后，为确保对武汉周围地区的占领，消除鄂北、豫南方面中国第五战区的威胁，捕捉歼灭中国战区主力，控制平汉、粤汉陆上交通和长江水上运输，巩固向大后方发动进攻的基地，向随县、枣阳地区再次发动攻势，中国第五战区与敌展开为期二十余天的随枣会战。
 随枣地区位于鄂豫边境，西依荆山，东据大别山，北卧桐柏山，南濒长江天险。荆山陡峻，为川东屏障；大洪山高峻，足以瞰制武汉。武汉失守后，第五战区坚守桐柏山、大洪山两大据点，频频向武汉外围出击，以屏障川陕通道，同时与平汉路东大别山区进行游击战的廖磊第二十一集团军相呼应，威胁平汉路交通。日军占领南昌后，获得“武汉安全圈”的东南屏障，但随枣地区的第五战区主力仍然对其构成严重威胁，特别是自4月上旬以来，第五战区不断向随县以东及安陆、应城、天门等地区出击并袭扰平汉路南段；原在南昌附近丰城、樟树的汤恩伯第三十一集团军主力移兵江北枣阳以南和随县一带，在大洪山至平汉路间与日军冈村宁次第十一军两个师团形成对峙，加强了第五战区的实力，大大牵制了日军南侵北犯的力量，形成对日军的直接威胁。为解除这一威胁，围歼这支震慑力量，冈村宁次第十一军决定“以主力于5月上旬自安陆——京山地区向汉水左岸地区滚河线急进，将中国军主力包围击灭于枣阳东北地区”,①以巩固武汉周围地区东至麻城、浠水、蕲春、九江、湖口、永修和南昌，南至通山、崇阳、通城、岳阳，西从汉水上溯至岳口、旧口和钟祥，北至京山、应山和信阳安全。
 4月下旬，日军第三、第十三、第十六师团等部分别向应山、安陆、钟祥等地集结，准备采取“分进合击，中央突破，两翼包围”的战术，即第三师团从桐柏山南麓地区快速奔袭，突破中国军队左翼，将中国军队钳制于该地区，并以一部由信阳向桐柏县方向迂回，以遮断守军退路；第十三、第十六师团、骑兵第四旅团由钟祥及其以东地区突破中国军队防线，并列向枣阳南及其西北地区迂回突进，切断守军向襄阳和南阳等地的退路，围歼第五战区主力于枣阳周围地区。具体作战部署为藤田进第三师团从应山、信阳向枣阳东北地区突进，小岛吉藏骑兵第四旅团等部由汉水东岸北上经枣阳以西地区快速迂回新野、唐县，两支部队从枣阳东、西、北三面完成合围后，荻洲立兵第十三师团、藤江惠辅第十六师团由南面京山、钟祥压向枣阳，围歼该地区第五战区核心兵团第三十一集团军。
 国民政府军事委员会侦知日军的集结行动，即电令第五战区停止“四月攻势”,调整部署准备应战，以确保正面战场东西联络线；第一、第三、第九战区积极策应，以行牵制。旋即，国民政府军委会又电令第一战区第二集团军总司令孙连仲率三个师又一个旅南下增援第五战区。第五战区司令长官李宗仁遵令立即部署防御战线，决定以主力行攻势防御，长久保持襄河左岸地区；一部渡襄河施行攻势，竭力牵制日军兵力，以利主力作战。具体作战部署为：郭忏江防军以萧之楚第二十六军为主力推进至沙洋、十里铺、沙市一线，并派河防有力部队渡河攻击，牵制日军北进；张自忠右集团军(辖第二十九、第三十三集团军)增强襄河左岸地区兵力，阻止日军北上和渡河；李品仙左集团军(辖第十一、第二十二集团军)在随县附近阻敌西进，主力控制左翼，相机向敌侧背攻击，其中孙震第二十二集团军为第二线兵力，所属第四十一军(孙震兼军长)在唐河、白河及襄河右岸扼要防守，陈鼎新第四十五军集结茅茨畈附近，分别策应左右两集团军作战；主力汤恩伯第三十一集团军为总预备队，位于枣阳以南的随县。第五战区兵力部署总体上是沿汉水南岸的沔阳、潜江，汉水西岸的荆门和钟祥以北的长寿店向东经随县至信阳以北一线日军的外方地区。
 5月1日，日军第三师团向随县地区发起进攻，其所属第五旅团由应山以西的淅河、徐家店一线进攻第五战区左集团军守卫郝家店、孙家寨的第十一集团军(司令李品仙兼)覃连芳第八十四军，该军顽强抵抗，孙家寨守军一个连在日军毒气和炮兵猛击下几乎全部牺牲，方才撤出阵地。 日军对第八十四军主阵地的进攻被击退。2日，日军猛攻塔儿湾，遭到守军第一七三、第一七四师的反击， 日军在攻势受挫后再次大量施放毒气，中方青龙山守军一个连伤亡殆尽。4日，塔儿湾失守，守军第八十四军退守长湾、高庙坡一线，继续抵抗。直到8日日军才突破第八十四军二线阵地，守军向唐河、白河西岸转移，14日到达方城。
 日军第三师团第二十九旅团由徐家店向北进攻，5月2日同守卫高城附近的第三十一集团军张轸第十三军第八十九、第一一○师发生激战，突破守军万家店财神庙阵地，3日在炮兵、空军支援下猛攻殷家店并数次施放毒气，守军张震中第八十九师全体官兵不畏日军优势火力，连续反击，直到5日夜双方依然胶着混战。 日军一部遂乘中方独立第一旅接防之际，猛攻杨家湾，强行推进桥头。马励武第一九三师和第八十九师分别夹击桥头日军，双方陷入相持胶着。6日，日军占领高城镇。7日，殷家店日军二千余人增援桥头，另有千余人向殷家店急进。第三十一集团军王仲廉第八十五军李楚瀛第二十三师侧击日军，伤亡惨重，被迫退至东岳庙沿河一线防守。8日，日军第三师团以主力猛攻东岳庙，第八十五军沉着应战，不断组织反击，予敌以重大杀伤后，乘夜退往江头店。9日，日军自天河口向江头店主阵地发动猛攻，激战竟日，未能突破守军阵地。10日，汤恩伯鉴于右集团军方面形势危急，决定将主力向唐河方面转移。11日， 日军到达新集地区。
 信阳的日军第三师团第三十四联队在联队长铃木指挥下，向西从游河、吴店、小林店、月河，经数次战斗后于10日攻占桐柏县。之后，日军第三师团四路进攻部队在桐柏县的洪义河、西新集会合，从东面迂回至枣阳东北地区。
 日军第十三、第十六师团及骑兵第四旅团于5月1日向中国第五战区右集团军发起进攻。5日，日军第十六师团以炮火及战车支援步兵，猛攻杨家岗守军主阵地，当晚突破中方阵地，分兵向北、向西北推进，中方军队第五十九军(军长张自忠兼)刘振三第一八○师退守长寿店，冯治安第七十七军吉星文第三十七师退守姚家河，第五十九军黄维纲第三十八师进驻流水沟。6日， 日军又突破长寿店、流水沟及其附近阵地。第五十九军一部退守襄河西岸，一部北退，日军跟踪前进。7日，日军进入滚河北岸张集、蔡阳一线。张自忠为阻滞日军北上，急令第三十七师占据萧家冲高地；第三十八师集结清水桥和耗子岗；第七十七军王长海第一三二师据守丰乐，掩护全军右侧。中方军队未能有效遏制日军攻势， 日军从枣阳以西绕至枣阳以北约二十公里的太平、湖河与东面西新集地区的第三师团形成对枣阳以北地区第一层迂回包围。
 日军骑兵第四旅团随第十六师团发起进攻后，于7日推进至长寿店以北的马集、陈家集一带，8日到达郑家岗、方家集，9日从蔡阳、张集渡过滚河，从滚河北岸快速向新野、唐河前进，对枣阳北部地区进行第二层机动迂回包围。10日渡过白河，中午攻占新野，随即放弃转向东进，11日到达韩庄，尔后分兵两路继续东进。12日，在唐河县同第一战区南下增援的孙连仲第二集团军池峰诚第三十军发生激战，并攻占唐河。中方军队连续反击，该部日军遂放弃唐河南返，与进至枣阳以北湖河、太平的第十六师团会合。
 日军第十三师团从黄家集、平坝镇向中国右集团军陈鼎新第四十五军发起进攻，守军利用大洪山顽强抵抗。6日，日军以一部猛攻王志远第一二二师温家庙主阵地，该师在伤亡甚大的情况下，退守张家集。7日，日军进陷张家集，分兵向双河、茅茨畈推进。当晚，日军偷袭陈离第一二七师师部，随之占领双河。8日，中方第四十五军在茅茨畈同日军展开激战，傍晚第四十五军奉命乘夜色逐次经唐河、白河向北撤退，枣阳陷落。11日， 日军经枣阳东北鹿头镇进抵钱家岗，之后即与第三、第十六师团及骑兵第四旅团在枣阳东北地区会合。
 第五战区在整个作战过程中，采取机动的运动战，除主力在正面层层抵抗外，以相当部队在大洪山、桐柏山等地坚持敌后游击战，致使日军合围第五战区主力的阴谋破产。第三十一集团军在高城、合河地区激烈战斗时，发现日军合围行将告成，当即于10日决定除由第十三军军长张轸率第二十三师和独立第一、第二旅在桐柏山进行游击外，其主力以相互交替掩护的方法，不计城池，向北经平氏、西新集之间跳出重围，变内线为外线，15日到达泌阳。第五战区其余各部也相继放弃战线，越出日军包围圈，尔后由外线对敌实施反包围。
 5月12日，日军在枣阳以北完成双重包围后，中方军队主力已成功地撤出包围圈，冈村宁次当天即向进攻的三个师团和骑兵第四旅团下达返回原防的命令。13日、14日，日军开始从枣阳地区徒劳而返，第五战区即令所属部队及汤恩伯第三十一集团军和南下增援的孙连仲第二集团军向日军发动全面反攻。14日，第二集团军第三十军击退唐河方面日军。16日至19日，日军第十三师团在长岗地区遭到在大洪山坚持游击战的第十一集团军刘和鼎第三十九军等部四个师的猛烈阻击，伤亡惨重。刘汝明第六十八军于16日收复桐柏县。至24日， 日军分别退回钟祥、应山等原防地区，第三师团攻占随县；中国军队收复除随县外的新野、唐河、枣阳、桐柏等地，重新回复战前双方相持对峙的态势。随枣战役遂告结束。
 这次战役，第五战区毙伤日军一万三千余人②,日军遗尸五千余具。③第五战区虽然伤亡两万余人(大部为散失未归队),但进退主动，适时转移外线，变不利为有利，相机反攻，基本上达到牵制和消耗日军的目的。
 随枣战役说明抗战进入战略相持阶段后， 日军由于兵力所限，只能采取以歼灭抗日部队主力为目的“攻而不占”的作战方针；中国方面改变了战争初期以阵地战为核心的单纯防御作战方针，在巩固防御，积聚力量的基础上，相机以攻为守，积极争取战场的主动权，打击消耗对方的有生力量，这在战略相持阶段是必要而可取的。它也说明国民党在五届五中全会后积极反共的同时，对日抵抗还没有完全消沉。

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