就在黃鳥的情報發回武漢后的半個月，武漢戰斗打響了。
從6月到10月底，中國守軍同日軍展開了一系列英勇的防御作戰，使敵在推進途中付出重大代價。
在長江北岸，日軍在田家鎮要塞攻防戰中“戰死287人（軍官7），負傷866人（軍官15人），合計1150人。”
在長江南岸，中國守軍在江西馬頭鎮要塞，與敵惡戰8晝夜，予敵大量殺傷。
在富池口要塞，中國守軍同日軍血戰近10天，多次擊退日軍進攻，最后，無恥的日寇竟向**施放毒氣才占領。
在廬山南北，**與敵展開激戰，取得萬家嶺大捷，斃敵3000人，傷敵更多，俘虜30多人，繳獲輕重機槍50多挺、步槍1000多枝，軍馬100余匹。
在大別山地區，**在富金山高地頑強阻擊日軍，予敵重創，殲敵1000余人。
同時，**利用大別山的險峻地形，巧妙阻擊日軍，激戰1個多月，致使日軍付出了戰死1000人，傷約3400人的代價才得以突破。
在河南信陽，**持續阻擊日軍，殲敵2600人。
武漢會戰期間，中國空軍和海軍也積極參與了作戰。
在蘇聯航空志愿大隊的配合下，中國空軍與日軍航空兵空中大戰7次，擊毀日機78架，炸沉日艦23艘，有力地支援了地面部隊的作戰。
中國海軍在長江上也進行了激烈戰斗，在沿江要塞布置水雷，設置海岸炮，并擊沉日艦多艘，有力遲滯了日艦沿江進攻，取得了戰略上的成功。
由于**各處頑強、持續的阻擊，各路日軍在付出慘重代價后，遲至10月底才完成由東、南、北對武漢的三面包圍。
就在**與日軍在武漢戰場上陷入膠著狀況時，一條壞消息飛到了武漢。
10月11晚，日軍7萬多人，2.7萬匹馬在廣州大亞灣登陸成功，一路勢如破竹，連下淡水、惠州、博羅和增城，21日已經攻到廣州近郊。
余漢謀的12集團軍僅僅10天就被日軍打敗，乃下令廣州守軍撤退，廣州于21日下午淪陷。
廣州一失，粵漢鐵路被切斷，武漢就更不值得用重兵防守了，面對這種情況，老頭子吸取南京保衛戰的教訓，不做孤城困守，決定放棄武漢。
10月25日**棄守武漢。
日軍26日占領武昌、漢口。
27日，占領漢陽，武漢保衛戰至此結束。
由于**的堅強抗擊，日本動用了當時能夠集結的最大兵力（用于進攻的編制人員約25萬人，會戰期間曾補充四五次人員，投入的總兵力在30萬人左右），發揮了陸、海、空裝備上的絕對優勢，苦戰4個半月，不但沒有殲滅**的主力部隊，沒有使**的抗戰意志和戰斗力有所減退，反而使日軍的有生力量遭到了嚴重的打擊。