在隨棗會戰中，由於湯恩伯不願從命，李宗仁的部署也隻能常規布陣了，具體如下：以張自忠第33集團軍防守大洪山南麓、京鍾公路和襄河兩岸；而主力第八十四軍和八十四軍防守隨棗一線；以孫連仲第二集團軍和孫震第二十二集團軍防守桐柏山北麓唐河、南陽至桐柏一線。4月底，日軍向襄花公路發動猛攻，初時如岡村寧次所料，日軍的機械化部隊在襄東平原大開殺戒，而湯恩伯部在跟日軍稍作接觸之後便引軍北遁，先至泌陽，而後還嫌不夠安全，直接退到了豫西舞陽一帶。而我正麵部隊由於缺乏側麵部隊的策應，自然無力長期消耗，雖奮勇抵抗，然終勢單力孤，兼之第3師團不時施放毒氣，我軍損失慘重，終於5月7日丟失了隨縣，日軍趁勢追擊，在5月8日突破八十四軍第二道防線，攻取了棗陽。與之同時，日軍的兩翼攻勢也在5月8日後更趨凶猛，早在5月初就開打的南路軍在中路軍攻取棗陽的有利態勢下一路北上，接連突破第33集團軍各部防線，於10日連取棗陽以北的湖陽鎮、新野等地，並直接威脅唐河一線，而北路軍也自信陽發動攻勢，向桐柏發動進攻。
戰事至此，看似日軍進展神速，有望將我第五戰區主力圍剿於桐柏山和大洪山一線，但是，在表現神速的背後隱藏著的是巨大危機，這些危機來自兩方麵：其一，我桐柏山以北各軍尚未投入戰鬥，尤有反擊的後勁，其二，日軍雖連續突破我軍防線，但我軍並未崩潰，以張自忠第33集團軍為例，其部雖遭受日軍南路軍重兵圍攻，一度頗為狼狽，但各部章法有度，進退有致，日軍並未消除我軍對其的側背威脅。因此，當5月10日，李宗仁命令湯恩伯部配合孫連仲部南下參戰之後，我軍便立即扭轉了戰場頹勢，改守為攻，反而形成了對日軍在襄東平原的反包圍，14日，我軍收複新野、唐河，並於15日配合日軍包圍圈中我軍發動總反攻。16日，我軍克複桐柏，粉碎了日軍合圍計劃；19日，經曆4天血戰，我軍重創日軍，收複棗陽；與之同時，我33集團軍配合漢江北岸的江防軍攻擊日軍南路軍大本營京鍾一線，切斷其交通線，日軍乃被迫退守隨縣；22日，該部向隨縣逼近，23日，隨縣克複；隨棗會戰宣告結束，中日乃恢複戰前態勢。
隨棗會戰是中日抗戰以來日軍首次既未能攻占一城一池，也未能有力消耗我軍的戰事，而日軍真正意識到持久戰的到來，大概就是於此。當然了，第五戰區所部一日不除，武漢日軍就一日不能安寢，為了睡個安穩覺，日軍也非得將第五戰區各部一網打盡不可，較量還在繼續。
棗宜會戰
玉碎！絕代勇將！
在整個1939年中，日軍為了清除我軍各戰區對武漢的威脅，接連發動了南昌會戰、隨棗會戰以及第一次長沙會戰，日軍的情緒大抵是從無比振奮——南昌會戰中日軍以武漢會戰中遭遇重挫的哀兵101師團和106師團為主力花了7天就奪取了南昌；到皺緊眉頭——隨棗會戰高開低走，不論是占城還是殲敵，都一無所獲；再到長籲短歎——岡村寧次在跟老對手薛嶽的較量中再度顏麵掃地，薛嶽通過靈活機動的作戰策略讓日軍重新認識了中國軍隊的戰力。經此三戰後，日本雖不願接受，但仍然不得不承認他們已經陷入了中國戰場的泥沼，短期休想脫身了。
被拖入持久戰的日本已處於極端的困境之中，他們無力進行大規模進攻，隻能寄希望於鞏固已占領區和進行政治誘降，但是這兩點中的無論哪一點實行起來都不順利。要完成對已占領區的控製，日軍勢必要投入大量兵力，而這無疑將極大影響日軍的作戰效能，為了解決這個問題，日本在1939年進行兵力重整，將大量新編的師團替換精銳師團，投入到對已占領區的統治工作中，但由此也產生了一個新問題，那就是日軍擴軍速度實在太快，日本本就不寬裕的經濟更加吃緊。要命的是，即便擴軍規模如此之大，日軍也難以麵麵俱到，在廣大後方，中共大量的敵後部隊蓬勃發展，甚至國共雙方還有閑情逸致爭風吃醋搞摩擦。至於政治誘降，日本看似釣了條大魚，國民黨二號人物汪精衛上了鉤，但是日本一定沒想到，汪精衛所謂的二號隻是地位，而不是實力，他不過是個空架子罷了，而真正有實力的蔣介石，卻對日本一直態度冷淡。對日本而言，光是在中國解決武漢會戰之後的善後問題就已經夠頭疼了，外交還遇到了麻煩，北邊的蘇聯就對日本構成了強大的壓力，尤其是武漢會戰之前的張穀峰戰鬥中，日軍就被蘇聯遠東軍揍了個鼻青臉腫，以至於武漢會戰之後，日本不得不調整戰略部署，將大量精銳調入東北來應付蘇聯的威脅。