而徐永昌主张于粤汉路节节抵抗，一方面是激于义愤，同时也有他的战略考量。

据6月3日徐永昌日记，军事委员会内部多数认为日军的战略意图是欲打通平汉、粤汉至湘桂线迄镇南关。而徐永昌对日军欲打通大陆交通线、摧毁西南空军基地的说法不以为然。他判断日军的企图是“欲打击我之野战军，杜我反攻或转用”，认为日军的进退程度，全视国军的反击力度如何。如前所述，打击重庆国军与打通大陆交通线、摧毁西南空军基地，均是日军“一号作战”的战略意图。徐永昌之所以对日军打通大陆交通线的企图认识不清，乃因为他低估了日军的作战能力。他认为日军“欲攻犯两路或三路而确保之，恐彼亦不易抽出如此巨大兵力”。

鉴于第一战区蒋鼎文和汤恩伯在北战场抵抗不力，迅速败退，已引起国内舆论的纷纷指责和国际舆论的讥评，徐永昌认为，若粤汉线也不战而退，“抗战前途尚堪问乎？”徐的主张得到了蒋介石的认可。

日军欲打通粤汉路和湘桂路，有三个要地必须攻克，即长沙、衡阳、桂林。按当时中国战区的划分，鄂南、湖南为第九战区，司令长官是薛岳；广西为第四战区，司令长官是张发奎；广东为第七战区，司令长官是余汉谋；鄂西为第六战区，司令长官是孙连仲。这四个战区中，第九和第四战区是此次湘桂战役的正面战场；第七及第六战区处于战场边缘。

日军预定的作战路线是穿过第九战区的西侧，然后冲向第四战区的中枢，以第九、第四战区国军为主敌。日军在制订作战计划时考虑到：“攻克长沙是这次作战的关键，自应全力以赴。但我方此次的兵力比前几次作战都大得多，长沙一举可破。因此，战局的关键乃在于衡阳长沙之间敌军进行侧攻时的决战，估计攻下长沙后不致立即出现侧攻，而在进攻衡阳时，当前重庆军将会全力展开。”日军预测，衡阳地区位于国军第九、第六、第四、第七4个战区之间，主要决战肯定将在其周围进行。

日军从一开始就动用强大兵力，第一线部署5个师团并列于湘北、鄂南之华容、岳阳、崇阳一线，另以3个师团部署于第二线监利、蒲圻和崇阳一线，共约15万人。5月26、27日，日军兵分三路南攻：右翼渡洞庭湖趋沅江、益阳；左翼从通城分趋平江、渣津；中央沿粤汉路向汨罗江推进。日军号称在东西约120公里、纵深约50公里的地区展开规模宏大的野战。