發生過程：

一、長江沿線戰區

6月11日，日軍在海軍支援下登陸攻佔安慶市，被視為武漢會戰的開端。在長江南岸，中國第9戰區在鄱陽湖以西部署了一個團，江西省九江市一帶部署另一個團。日本第11軍的主力沿長江南岸進攻，日軍波田支隊於7月23日在九江市以東登陸，中國軍隊雖然嘗試阻止，但未能阻止日軍第106師團登陸及在7月26日攻佔九江，波田支隊沿長江西進及在8月10日於瑞昌市東北登陸及進攻該城，防守的國民革命軍第3軍在得到第32集團軍的增援下實施阻擊，但是當日軍第9師團加入進攻後，中國軍隊無力再戰，瑞昌在8月24日被佔領，第9師團及波田支隊繼續沿長江前進，而第27師團則同時進攻若曦，中國軍隊第30及第18軍團沿瑞昌-箬溪公路及附近地區抵抗，戰況彊持了一個多月，直至10月5日第27師團攻佔箬溪後，日軍轉向東北前進，10月18日攻佔湖北省的辛潭鋪並向達之前進。

與此同時，日軍及江上支援艦隊繼續沿江西進及在瑞昌西面遇到中國第31軍及第32集團軍的反抗，當馬當鎮及富金山 (在陽新縣)被攻佔後，中國第2集團軍部署了第6、第56、第75及第98軍連同第30集團軍加強江西地區的防禦，戰役直至10月22日因中國喪失了在陽新縣、達之及在湖北省的其它城鎮才結束，日軍第9師團及波田支隊接近武昌。

二、萬家嶺戰役

當日軍進攻瑞昌時，日軍第106師團在南面沿南潯鐵路(南昌市 - 九江市)前進，防守的中國第1集團軍與第29集團軍及第4軍團和第8軍團倚仗廬山及南潯鐵路北面抵抗，結果日軍潰退失利。

8月20日日軍第101師團從湖口縣渡過鄱陽湖增援第106師團，他們突破中國第25軍的防線及攻佔新芝，又與第106師團協同嘗試攻佔德安縣及南昌市，以保障西進日軍的南翼，中國第1集團軍總司令薛岳利用第66軍、第74軍、第4軍、第29軍會同第25軍與日軍在馬當要塞及江西省德安縣以北爆發激戰，戰況陷入僵持狀態。

接近9月底，日軍第106師團以4個團的兵力迂迴至德安縣以西的萬家嶺地區，薛岳命令第4軍、第66軍及第77軍側擊日軍，日軍第27師團試圖增援，但被埋伏在萬家嶺以西百歲街的中國第32軍軍長商震阻擊，10月7日中國軍隊實施最後總攻擊以包圍日軍，激戰持續了三天，全被中國軍隊擊退。

10月10日由於遭到孤立及缺乏補給，日軍第106師團（由於有部分兵力駐守九江，實際參戰人數約1萬3千人）以及前來援救的第101師團，第27師團，第9師團，4個師團遭受重創，而且在武漢會戰中投入的青木、池田、木島、津田，四個旅團，在包圍圈被殲滅；並且喪失指揮作戰能力，所以緊急空投數百名軍官；4個師團最後僅僅約略1500殘部兵力突圍逃出，中國方面稱為萬家嶺大捷。

三、長江以北戰區

在長江以北，日軍第6師團在7月24日由安慶渡過太湖，突破了中國第31及第68軍的防線，在8月3日攻佔太湖縣、宿松縣及黃梅縣(屬於湖北省)，當日軍繼續西進後，中國第5戰區第4集團軍部署兵力在廣濟、湖北及田家鎮以迎擊日軍，第11軍及第68軍被命令在黃梅縣佈置防線，而第21軍、第26軍及第29軍團向南移動以側擊日軍。

中國軍隊在8月28日收復太湖縣及宿松縣城，但第11及第68軍發動的反攻不成功，後撤至廣濟連同第26、第86及第55軍抵抗日軍，第4集團軍命令第21軍及第29軍團從黃梅東北側擊日軍，但未能阻止日軍前進，廣濟及武穴先後失陷，日軍之後包圍田家鎮要塞，第4集團軍利用第2軍增援第87軍防守要塞，及以第26、第48及第86軍協同側擊日軍，但是不敵擁有強大火力和豐富作戰經驗的日軍，死傷慘重。日軍在9月29日攻佔田家鎮要塞及繼續西進，於10月24日攻佔黃陂，迫近漢口。

四、大別山戰區

位於鄂皖豫交界的大別山是武漢北面的重要門戶，大別山以北的第五戰區第3集團軍將第51、第19集團軍及第77軍部署在安慶的六安及霍山地區，第71軍防守富金山及固始縣(隸屬河南省)地區，第2軍團在河南省的商城及湖北省的麻城，第27集團軍及第59軍在黃河地區及第17軍團在信陽組織防禦。

8月底日本第2軍分兩路從合肥進攻，南路的第13師團突破了國軍第77軍的防線、攻佔霍山及轉向葉家集，鄰近的第71軍及第2軍團利用已有陣地抵抗，第13師團進攻受阻及要求第16師團增援，9月16日日軍攻佔商城，守軍撤至商城以南地區，依據大別山的戰略據點繼續抵抗，10月24日日軍攻佔麻城。

北路的日軍為第10師團，突破國軍第51軍的防線在8月28日攻佔六安，9月6日攻佔固始縣城及繼續西進，國軍第27集團軍及第59軍集結在黃河地區抵抗，經過十日的激戰，日軍在9月19日渡過黃河，9月21日第10師團擊破國軍第17軍團及第45軍，攻佔廬山後繼續西進，但面對國軍在信陽以東發動反攻而退回廬山，日本第2軍利用第3師團增援，與第10師團協同進攻信陽，10月6日迂迴到新塘及攻佔平漢鐵路的柳林車站，10月12日日本第2軍攻佔信陽及進至平漢鐵路南面，會同第11軍一同進攻武漢。

五、廣州淪陷

由於武漢地區的戰事僵持，中國自國外的戰爭物資仍持續自南方港口輸入，日軍在此時決定抽調3個師的後線部隊對中國的海上生命線施壓，以兩棲登陸的方式佔領廣東沿海港口。由於廣東地區的粵軍主力多抽調支援武漢會戰，故佔領行動出乎意料的順利，不到半個月廣州即告淪陷。

六、武漢淪陷，會戰告終

日軍在各處的攻擊接連告捷，並順利完成包圍武漢的行動，但廣東失守後，武漢的戰略重要性也隨之降低，因此國民政府決定主動棄守。10月26日日軍順利進佔武昌及漢口、10月27日攻佔漢陽，完成攻佔武漢三鎮的行動，結束為期四個多月的武漢會戰。

歷史影響：

一、日軍元氣大傷，改變戰略

日本原本將武漢會戰視為最後決戰，目標一舉消滅中國軍隊主力，結束戰爭。雖然最後攻下武漢，卻未能達成設定的目標，反而造成軍力大量耗損。同時，日軍在華中發起數次戰役亦無重大斬獲，戰局至此已不可避免的走向日本原本不願面對的長期消耗戰，裕仁天皇決定暫緩戰略進攻，以維持現狀為主，搭配有限的進攻，以及讓新兵練習實戰。直至1944年豫湘桂會戰前，日軍沒有再發動與武漢會戰規格相當的大型作戰。

二、中國重心轉移，長期抗戰

即使戰事失利，中國卻藉戰爭拖延爭取時間，將原本滯留在華中的設備及人員遷移至西南地區，為更長期的堅持抗戰奠定基礎。