由於在隨棗會戰和長沙會戰中日軍都未能取得預期戰果，中國軍隊構成的威脅依然讓日軍高層寢食難安，尤其1939年年底蔣介石還命令各戰區發動了所謂冬季攻勢，各戰區不免也要做做樣子，打得好壞是其次，關鍵是，日本居然發現中國軍隊還有還手能力，這自然讓日軍不得不再次提高警惕。在此情況下，各戰區中威脅較大的第五戰區各部自然不免又成為了日軍的眼中釘，為了徹底清除我軍在平漢線兩側鬼魅一般的襲擾，日軍不得不痛下決心，再次將清洗第五戰區戰力提到議事日程上來，而棗宜會戰就是在這個背景下展開的。
有了隨棗會戰做鋪墊，我軍高層如蔣介石和李宗仁自然認為日軍如要掃蕩我第五戰區各部，自然也隻能故技重施，無非仍是隨棗會戰的那一套，而我軍隻需如此這般，定能大破來敵。日軍初時的作戰態勢，確實如高層所料，跟隨棗會戰如出一轍，唯一的區別就是此次日軍先從兩翼突破——第3師團由信陽經明港至唐河左旋，進攻新野南白河地區與樊城附近；第13師團沿大洪山以西漢水東岸北進，迂回包圍樊城一帶第五戰區主力，與第3師團協同作戰；而當兩翼取得突破之後，由第33師團從隨縣展開，中路突破棗陽，對我軍做大包圍。
我軍高層的破敵計策是逐次抵抗，誘敵深入，而後四麵合圍，擊潰日軍來犯之敵——自打長沙會戰之後，蔣介石似乎就堅定了敢打勝仗的信念，此次也屢屢通電第五戰區，要求第五戰區休要消極待敵，而須積極運動，伺機殲敵，顯然，我軍高層已不滿足於恢複戰前態勢要主動尋求決戰了。而在棗宜會戰開戰之初，也似乎是朝著我軍所預計的方向進展，唯一沒有料到的是，日軍挺進速度太快，在順利突破我軍第一道防線之後，日軍以每日30至40公裏的速度前進，以至於我正麵守軍84軍173師在負責掩護友軍撤退時被敵圍攻，師長鍾毅也壯烈殉國。不過，除了鍾毅173師之外，我軍跳出包圍圈還算及時，日軍雖在5月8日占領了棗陽，但是我軍均已跳出日軍包圍圈，決戰從這時才剛剛開始。
有意思的情況出現了，日軍在占領棗陽後宣稱任務已經完成——事實上任務有沒有完成日軍心裏清楚得很，並於當日晚上八時下達了撤退令；而我軍在跳出包圍圈後已經對日軍形成了反包圍的態勢，我軍指揮部也在十一時下達了總攻令；攻方稍戰即退，守方卻戰意濃烈，此戰從一開始就透著詭異的氣息。我軍下達總攻令後，湯恩伯第31集團軍迅速從南陽南下，將第3師團包圍於樊城附近，此外，大洪山一線的張自忠第33集團軍也迅速北上，另外，日軍西側有我30軍和75軍6個師，東南向則有我45軍和94軍5個師，似乎我軍大包圍態勢已經形成，接下來無非是甕中捉鱉罷了。
棗宜會戰我軍從被包圍到反包圍，這一切都在我軍預料之中，但是接下來發生的一切則迅速脫離了我軍所預想的軌道。當日軍準備撤退後，先行的日軍在南側跟我第33集團軍產生了接觸，而後日軍迅速意識到作戰時機已到，當即命令第13師團、第39師團和池田支隊迅速南下，而第3師團則掩護其北翼，準備在局部聚集兵力，重擊我第33集團軍。看到這裏大家想必一腦子的問號。首先，撤退日軍與我軍產生接觸在所難免，日軍憑什麼就此認定可以一戰？其次，日軍認定可以一戰後，憑什麼來確定我第33集團軍主力所處位置？答案是，我第33集團軍的一切狀況，包括兵力部署、作戰意圖以及具體方位都被日軍掌握得一清二楚，而原因則是日軍截獲了我第33集團軍與總部的聯絡電報。而直到此時，我軍總指揮部還未能意識到危機的到來，指揮部被日軍放出的假情報所迷惑，如在夢中，居然繼續命令張自忠率部進攻日軍，而張將軍的命運也由此注定。
張自忠將軍手裏僅有5個師，為日軍半數，且西北軍出身，裝備落後，兼之行蹤暴露，日軍重兵圍攻，張將軍所處困境可以想見。更可怕的是，日軍深諳擒賊先擒王的道理，迅速南下後，便集中兵力對33集團軍司令部實施戰略包圍。從15至16日拂曉，日軍集五六千重兵，20架飛機，對張將軍防地實施9次衝鋒，張將軍所率1500餘部眾傷亡慘重，16日始，張將軍親率特務營參戰，午時左臂中彈仍不願輕下火線，至下午2時，我軍已戰至數百人，張將軍乃將自己的衛隊投入戰鬥，戰至4時，日軍終突破我軍防線，張將軍乃壯烈殉國。
張將軍自盧溝橋事變被汙為漢奸以來，從臨沂血戰至潢川守衛戰再至隨棗會戰乃至棗宜會戰，每戰必存以死報國之念，以血漢奸汙名。本次作戰，作為集團軍司令的張將軍本可不必親上火線，然如張將軍5月1日昭告部下時所言“國家到了如此地步，除我等為其死，毫無其他辦法。更相信，隻要我等能本此決心，我們國家及我五千年曆史之民族，決不至亡於區區三島倭奴之手。為國家民族死之決心，海不清，石不爛，決不半點改變”。張將軍作戰之勇，決心之強，意誌之堅，確實如其所言，海不清，石不爛！