1939年冬，中国军队展开了“冬季攻势”，四出袭击日军。为改变被动局面，日军第十一军决定向宜昌方面发动进攻。
1940年2月25日，日军第十一军制定了《会战指导方针》，其作战目的是:在汉水两岸地区将中国第五战区的主力击败。随后又制定了《作战计划大纲》。
其作战方针是:“自5月上旬开始神速地进行机动，首先在连接随县、襄阳一线以北地区，消灭敌第五战区兵团主力，接着将汉水右岸之敌压缩在宜昌附近消灭之。”
日军第十一军投入枣宜作战的部队，有驻防江北的第三、第十三、第三十九师团，从江南调来的第四十师团、第六师团池田支队、第三十四师团小川支队、独立混成第十四旅团、吉田支队、临时混成第一○一旅团，以及第十一军直辖的坦克第七、第十三联队、野战重炮兵第六旅团。
此外，中国派遣军从第十三军中派遣了第五师团仓桥支队、第二十二师团松井支队，还有第三飞行联队、中国方面舰队第一分遣支舰队、第二联合航空队、汉水支队等协同作战。
这些部队统由第十一军司令官园部和一郎中将指挥。
1940年3月中旬，第五战区获悉日军将大举进犯。
3月24日，蒋介石致电李宗仁：日军“约下月初、中旬，确有进攻荆沙宜昌之企图”。
并命令第三十一集团军汤恩伯部“届时由鄂北直出汉宜公路”，打击西进日军。
4月初，得悉日军兵舰在长江下游上海至汉口间往返频繁，第五战区正面之日军明显增多。为此，第五战区于4月13—14日召开了各集团军总司令会议，研究了对策。
会议认为:“敌似将以主力由襄花路方面攻击，企图歼我襄河以东地区野战军，并相机攻沙(市)宜(昌)。”
战区据此判断，确定了作战指导方针:“战区以一部取广正面分路挺进敌后方，扰袭敌主力，相机先发制敌于枣阳以东或荆(门)当(阳)以南地区，与敌决战。”
4月17日，蒋介石提出“此次敌军如果西犯，其目的决不在夺取宜昌与襄、樊，而在打击我军，以后使其可安全退守，此乃必然之势，即使其有一部向襄河以西进攻，亦必佯动。”
依此判断，因而他指示第五战区从右集团河西部队以及江防军抽调部队，东渡汉水参战。
4月27日，第五战区确定了《作战指导计划》，江防军司令郭忏，辖第二十六、第七十五、第九十四军、第一二八师共十个师，于襄河、东荆河右岸阵地极力拒止日军渡河，而后与右集团协力，在荆(门)当(阳)东南地区与日军决战。
右集团军总司令张自忠，辖第二十九、第三十三集团军共十二个师，以一部固守襄河两岸阵地，巩固大洪山南各隘路口，以主力置于长寿店以北地区，机动击破进犯之敌。中央集团军总司令黄琪翔，辖第十一集团军、第四十五军共六个师，于高城至随县以西一线拒敌之进犯。
如不得已时，转移于唐县、环潭间，俟预备兵团之加入，自两翼包围击破进犯之敌。
左集团军总司令孙连仲，辖第二集团军计六个师，于明港、小林店、天河口一线拒敌，并准备以有力部队协力于襄花路之作战。
机动兵团总司令汤恩伯，辖第三十一集团军，集结于枣阳东北地。
预备兵团总司令孙震，辖第二十二集团军(欠第四十五军及第一二三师)，暂位于双沟。
大别山游击军总司令李品仙，辖第二十一集团军、豫鄂皖边区游击部队，对沿江敌据点及交通并淮南路之敌进行袭击，以有力部队对平汉南段之敌攻击。
5月1日，日军第三师团和第四十师团石本支队从信阳以北开始西进，向泌阳、枣阳方向进攻。
2日，日军第十三师团由钟祥沿汉水东岸地区开始北上，向枣阳进攻。
4日，日军第三十九师团和第六师团池田支队从随县附近向第五战区中央集团发起攻击。信阳、随县的日军又分两路推进，从而形成五路日军合围进攻的局面。
针对日军的两翼包抄、分进合击的战术，中国军队除在随枣路方面一面抵抗，一面逐次转至唐河流域，以及一部兵力固守桐柏山、大洪山外，主力部队采取向左右两翼外侧移动的战术，争取外线主动地位。
5月5日下午，第五战区下令调整部署:以第二十九集团军担任大洪山游击根据地的作战。
鄂豫边区游击纵队及第一游击纵队，担任桐柏山游击根据地的作战。
江防军(欠第七十五军)准备以有力部队东渡汉水策应右集团作战。
右集团(欠第二十九集团军)主力在汉水东岸围击北犯之敌。
中央集团于现地极力阻止敌人，不得已时，主力转移唐、白河西岸？
左集团指挥第二、第三十一两集团军及第九十二军，打击由信阳以北西进日军，万不得已时，转移于唐河两岸之线？
原属江防军的第七十五军(军长周嵒)、在江防军整训的第十一集团军第三十九军先向快活铺、宜城间前进，归战区直辖。
在京(山)钟(祥)方面，抵抗日军的右集团军，在日军第十三师团发起进攻后，将主力撤至长寿店。
2日，战区命令“应聚歼长寿店附近敌，右集团军应竭力恢复原阵地，断敌后路”。
3日，中国军队与日军在普门冲一带激战，力图阻敌北进，然终未能抵住日军的攻势，当日丢失长寿店。
同日，北进之日军与第一二二师在田家集附近展开了攻防战。
与此同时，右集团军接获命令:“右集团军不得已时，务于流水沟、汪家店亘大洪山南侧一带拒止敌之北进。”
第五十九军在板凳岗一带奋力狙击敌军，第一三二、第一五○师在汪家店附近抵抗。
不久，流水沟、田家集失陷，日军第十三师团得以与由唐河西进之第三师团取得联系。
日军另有一部攻占双沟，并于8日进占新野。张自忠亲率所部在田家集、黄龙垱之线猛烈阻敌。
在左集团军方面，日军第三师团自1日于信阳发起攻势，侵占明港、狮子桥、小林店后，又在泌阳、桐柏与中国军队激战。
集结于泌阳东北地区的中国第三十一集团军，协同第六十八、第九十二两军，分路向该敌侧后尾随袭击。
7日，日军攻占唐河，并南向攻击枣阳。
在随县的中央集团军方面，日军第三十九师团及第六师团一个旅团，为等待其友军从两翼包抄完成，直至4日才向第十一集团军发起进攻。
5日，高城、安居等阵地先后被敌攻占，中国军队退守环潭、唐县及高城以北之线。
第一七四师守备唐县，主力部队撤至枣阳附近阵地。
日军向唐县发起猛攻，并以战车从两翼包围，第一七三师陷入多面受敌的困境，遂放弃枣阳，日军得以逐次攻占随阳店、吴家店，8日占领枣阳。
中国军队主力向唐河、白河西岸转移，第一七三师师长钟毅，在枣阳突围中以身殉国。
第五战区司令长官部由老河口退驻鄂西北均县，李宗仁仍留老河口指挥所。
5月8日，日军第十一军宣称“汉水东岸作战的目的已经完成”，下令准备汉水西岸的作战。
接着，日军第三师团准备在樊城东北集结，由樊城、宜城间渡河;第十三师团准备向南收缩，以便在宜城、沙洋附近渡河。
5月10日，蒋介石致电李宗仁:“希严令张自忠、周嵒各部，速向东北方猛攻当面之敌，与孙连仲、汤恩伯两部相协同，击灭敌人为要。”
又示：“应乘敌态势不利、退却困难之好机，以全力围攻捕捉歼灭之于战场附近，尔后即向应城、花园之线追击。”
同日，军事委员会也电令第五战区:“鄂北之敌经我多日围攻，粮弹殆尽，必将向原阵地退却。第五战区应乘敌态势不利退却困难之好机，以全力围攻捕捉。”
据此，中国第五战区向日军展开了反攻。
以第二、第三十一集团军及第九十二军由北向南，第三十九、第七十五两军由西向东，第二十九、第三十三集团军由南向北作战。
并以第九十四军进出汉宜路深入京山、皂市、应城、云梦地区，攻击日军后方联络线;同时第七军及鄂东游击队，攻占了平汉线上的鸡公山、李家寨、柳林车站等据点。
第九十二、第六十六两军先后克复泌阳、桐柏、明港，对深入枣阳周围地区的日军形成包围之势。
在北线，5月12日开始，第三十一集团军等部由东、南、北三面向正在樊城东北集结的日军第三师团、石本支队逼近，并连夜进行顽强的攻击。
日军粮弹不足，连日陷入苦战。
5月15日12时，日军第三师团第二十九旅团旅团长在致该师团师团长的电文中说:“敌之战斗意志极其旺盛，按目前情况看，平安返回甚难，望乞增援一个中队。另外，希望在白河右岸采取收容措施(连续出现伤员)。”
日军鉴于退路被堵，遂与中国军队拚死决战。至15日正午，日军第三师团在军坦克团协同下，开始摆脱包围，16日夜在枣阳地区集结。
日军第三师团此次被围攻损失严重。据《第五战区枣宜会战经过及检讨》中称:
“溯自信阳敌于东日倾力进犯时，兵力约达两万，而5月10日以后，由新野、唐河向枣阳撤退时，仅七八千余，其中虽间有向桐柏、信阳退窜者，但被我击歼数目亦在四千以上。”
在南线，5月10日，第五战区右集团总司令张自忠已率部东渡汉水进到枣阳以西的峪山、黄龙垱一带，与撤退之敌展开激战。随后又奉命截击南逃的日军第十三师团，在枣阳南部歼其一部。
5月14日，张部进抵方家集。此时，军事委员会电令“第五战区应以遮断敌退路，断其补给为主眼，克复一切困难，迅速围歼枣阳一带敌之主力”。
为此，第三十三集团军总司令张自忠，亲率特务营及第七十四师主力驰往南瓜店堵击。
16日，汤恩伯集团军及第三十军克复枣阳城，使日军更急于打通退路南逃，于是由南瓜店发起对张部的疯狂进攻。
日军以三四千人分两路围攻，并有飞机二十余架、炮二十余门的支援，中国军队陷入重围。
5月16日晨，张部进至宜城东北罐子口地区与日军展开激战，在敌猛烈炮火的轰击下，被迫退至南瓜店附近。
日军得知第三十三集团军总司令部被包围，便集中全力展开疯狂围攻。张自忠数次中弹，多处负伤，仍镇定自若指挥战斗。
终因实力悬殊，第七十四师和特务营伤亡殆尽，张自忠为防落入敌手，遂拔枪自戕，壮烈殉国。
第三十三集团军遭此损失后，攻势顿挫，日军左侧压力明显减小。日军乘机于17日再度转兵北进，大举反击。
5月19日拂晓，日军由枣阳及其东北、西南一线向西北方反攻。第五战区部队猝不及防，有利的态势再度丧失，遂退往白河以西。
21日，日军渡过白河，并进入邓县、老河口以东地区及樊城西北地区后，停止追击，开始撤退。
汉水以东枣阳地区的作战，日军虽突进至预定地区，但未能消灭第五战区的主力部队，相反，在守军的猛烈反击下，一度陷于被动，损失消耗超过预料。
在阻抗住中方反击后，虽又转取攻势，挽回主动，但锐气已大减。
5月下旬，襄河东岸战斗告停，日军第四师团接任平汉铁路及襄东守备，第三、第三十九、第十三师团在枣阳及钟祥地区稍事休整，准备进行第二期作战。
5月25日，日军第十一军下达了准备西渡汉水的命令，要求“第三师团应于5月31日半夜从襄阳东南方奇袭渡过汉水并攻占襄阳，第三十九师团应于5月31日半夜从王家集一带奇袭过汉水，配合第三师团作战”，并合力进攻宜昌。
战前，第五战区得知日军可能进犯荆门、沙市、宜昌地区，但“误信敌不占宜昌之说。佥以为敌不至拿宜昌，即拿宜昌，亦不久守”。
从军事委员会到第五战区都仅仅立足于在汉水以东地区“先发制敌”，“打破敌渡河西犯企图”，而没有认真研究倘若在汉水东岸作战失利，日军继续西犯宜昌的情况下，对敌作战的计划。
5月初，日军在河东发起攻击后，第五战区抽调江防军主力第九十四、第七十五军，以及右集团河西部队大部东渡汉水参加对日军作战，以致江防更为空虚。
从5月31日19时30分起，日军第三十九师团先进行了一个半小时的炮火准备，而后强行渡河。
24时起，日军第三师团亦开始渡河，拂晓前大部渡过汉水，向襄樊逼来。国民政府军事委员会“令第四十一军死守襄樊，以待第三十军孙连仲部之抵达”。
然而，日军进攻神速，于6月1日轻取襄樊。
6月3日，日军第十一军令第三、第三十九师团以远安、荆门一线为目标并列南下。并令第十三师团、池田支队、汉水支队等部准备在4日夜从旧口镇以南地区渡过汉水西进。
江防军纵深的数线防御阵地，都是正面向东。日军从襄阳南下，由左翼横插守军第二、第三线阵地，危害甚大。
当阳、荆门以北之远安、南漳等县，是不设防的后方城镇，未作任何战备。防守宜昌、当阳一带的第七十五军、第九十四军(欠第五十五师)又被调走，宜昌几乎成为一座空城。
与江防军左翼相邻的右翼集团河西部队，因总司令张自忠阵亡，士气受到影响，在日军进攻下，虽奋力抵抗，终未能守住阵地，而退往鄂西北山地。
6月1日，国民政府军事委员会召开会议，决定第五战区分为左、右两兵团。
左兵团辖第二集团军孙连仲部、第二十二集团军孙震部、第三十一集团军汤恩伯部和第六十八军刘汝明部，兵团长由司令长官李宗仁兼任。
右兵团辖第三十三集团军冯治安部、第二十九集团军王缵绪部及江防军，派政治部部长陈诚兼任兵团长。以确保宜昌、襄(阳)樊(城)之目的，从西北向东南，对渡犯襄河之敌侧背攻击，压迫于襄河及湖沼地带而歼灭之。
并命令熟悉江防的第七十五、第九十四军火速由汉水以东赶回汉水以西江防军归建。
6月2日，军委会电令第四十一军反攻襄阳，用以牵制西犯宜昌之日军。
6月3日，陈诚进抵宜昌附近三游洞设置指挥所，并请准将其嫡系、驻重庆整训的第十八军(军长彭善)紧急船运前线，担任宜昌守备任务。
同日，日军攻陷南漳、宜城。第四十一军猛烈反攻，第一二二师克复襄阳，主力与敌鏖战于南漳附近。
同时，第七十七军也向敌反攻。4日，第一二四师克复南漳。
6月4日21时，日军第十三师团等部从旧口镇以南地区开始渡河，5日开始西进，与由北面南下的日军第三、第三十九师团遥相呼应。
6日晚北线日军进至观间寺——荆门一线，守军第二军退往远安;南线日军进至荆门、十里铺一线，守军第九十四军第五十五师、第二十六军等部退守当阳、董市间主阵地。
南北两路日军企图围击中国襄西部队于宜昌以东地区。
此时，中国军队为适应局势，重划战区，长江两岸划为第六战区，由陈诚任司令长官，孙连仲任副司令长官，北与第五战区，南与第九战区互为犄角。
8日，日军池田支队相继攻占江陵、沙市。第二十六军萧之楚部不沿宜沙公路向宜昌退却，以利用既设阵地逐次抵抗，而是分由董市、白洋、红花套、甘老背等渡口南渡长江，脱离战场，致使日军长驱直入。
6月9日，日军第三十九师团向当阳发起攻击，激战至黄昏，守军第十八军第十一师放弃当阳。
准备担任宜昌守备的第十八军率第十八、第一九九师部队，6月8日至10日陆续进抵宜昌地区。
其部署是:以第十八师守宜昌城，第一九九师配置于宜昌西北南津关、小溪塔(今宜昌县城)地区，掩护第十八师左侧和机动使用。第十八师以五十四团守宜昌城区，
第五十二、第五十三团守备宜昌前沿右至长江江岸、左至镇镜山一线阵地。
6月10日，日军第十一军下达攻占宜昌命令:
“军决定攻占敌军具有战略意义的长江南北联络要冲宜昌。”
奉命后，日军第十三师团等部开始迫近守军第十八师阵地。双方展开了殊死的攻防战。
11日拂晓，日军展开全面攻击。至10时许，第十八师右翼第五十二团阵地正面被日军突破，日军趁机直扑飞机场，致使城区守军孤立，第一线部队腹背受敌。
宜昌城守军主官动摇，未指挥部队顽强抵抗，仅经过一天的战斗，便退至宜昌以西阵地。12日，宜昌宣告失陷。
在日军第三、第三十九师团由襄阳南下时，中国军队第二、第三十一集团军也尾随其后，收复襄阳、宜城，进至荆门、当阳以北地区。
12日，日军第十一军见作战目的已经达到，遂命令各部迅速摧毁宜昌的军事设施，准备返回。
15日，令部队撤回汉水东岸。
16日，中国军队右兵团向荆门、当阳、沙市、十里铺等地日军发起反击。
17日，日军奉命撤出宜昌，中国军队立即跟进，第十八军克复宜昌。
这时，欧洲战场传来巴黎陷落，法国投降的消息，日军大本营参谋部受急剧变化的欧洲战局的刺激和鼓舞，南进论抬头，迫切希望迅速解决中国事变的呼声更加高涨。
日本海军航空兵此时正在对中国大后方重庆等地实施战略轰炸，提出把宜昌作为航空中继站很有战略价值。
于是，陆军参谋部命令中国派遣军暂时确保宜昌。
接此指令，日军第十一军遂急令已撤到宜昌东面十公里土门垭的第十三师团等部再攻入宜昌。
此后，中国军队在江陵、宜昌、当阳、荆门、钟祥、随县、信阳外围之线与日军形成对峙。会战遂告结束。
这次会战，日军虽占有宜昌，然而始终没有捕捉到中国军队的主力，也未能解除襄樊和大洪山地区的中国武装对武汉日军的进攻。