1941年1月16日，日军大本营陆军部会议通过了《对华长期作战指导计划》和《大东亚长期作战指导纲要》，明言至1941年秋季为止，大致保持现在的对华压力不得放松，在此期间，采取一切手段，尤其利用国际形势的变化，以求得中国事变的解决；在1941年夏秋之际，发挥综合战斗力量，对敌施加强大压力，以期一举解决事变。日本中国派遣军根据上述大本营计划于1月30日提出了《昭和16(1941)年度计划》：基于目前任务，大致确保现在占据地区，特别于夏秋之际发挥综合战斗力量对敌施加强大压力；在夏秋之际，最大限度发挥空军进攻作战的威力。
1941年4月13日，《日苏中立条约》签订，日军北线压力大为减轻，更加坚定了南进的决心，图谋尽快结束中国战事。1941年6月22日，苏德战争爆发，日本军方认为德国人侵苏联解除了北面苏联对自己的威胁，因此不顾美国的一再警告，于7月下旬派兵进入印度支那南部。日本的这一举动充分表明它已决意南进，从而对英美在太平洋地区的利益构成极大威胁。为此，美国立即宣布冻结日本在美资产，8月1日对日石油输出完全停止，英国、荷属东印度(印度尼西亚)也采取同一措施。同时，美国采取增加对华援助和派遣军事专家团访华等措施，向日本施加压力，并中断在华盛顿与日本的谈判，日美矛盾全面激化。在这种情况下，日军意图攻取长沙来显示其力量，缓解国际局势的恶化：美倭谈判，势成僵局，若能攻占长沙，或可对国际炫其尚有力量，妄冀获得美国之谋解，且德苏战争紧张，亦可与其同盟国德、意遥相呼应。
1941年4月，阿南惟几中将接任日军第十一军司令官，考虑根据中国派遣军制定的《昭和16(1941)年度计划》于夏秋之际开始实施积极作战，并以长沙作战为主体，从事策划。苏德开战不久，日军大本营曾通知中国派遣军：即使国际形势发生变化，解决中国事变的根本国策不变。阿南惟几于6月24日批准幕僚部拟定指导长沙作战的大纲，并提出制订作战计划和业务的准绳，以促进工作的进行。7月上旬，初步计划完成，称为加号作战。
基于国际形势的变化，日本认为中国战事已不能单独解决，而形成必须与其他因素特别是英美因素相结合才能决定的状态。日本陆军于8月9日放弃了解决北方的计划，采取了专门考虑南方的方针：继续进行对华既定作战方针。8月17日，参谋本部根据上述决定，将预定实施的夏秋作战的精神，通知了中国派遣军。派遣军于8月19日内部通知第十一军实施长沙作战。日军的作战方针为：9月中旬，军之大部大致已由新墙河-大沙坪一线开始向株洲方面采取攻势，主要在汨水以南长沙以北地区消灭第9战区军，大致于10月上旬结束作战后反转，集结兵力于岳州附近。作战目的为：为摧毁敌抗战企图，予第九战区敌军一次沉重打击。
自1941年8月中旬，日军开始向目北地区调集兵力，包括第三、四、六、四十各师团全部，第十三师团之一一六联队、第三十三师团之二一四、二一五两联队，第十四、十八独立混成旅团之各3个大队、独立炮兵2个联队、独立工兵2个联队，以及每军陆战队，兵舰30余艘、汽艇200余只，由长江向洞庭湖集中，连同武汉之飞机180余架，合计陆海军16万余人。
第九战区自1939年9月第一次长沙会战以来，守备任务未变更，继续在横跨湘、鄂、赣三省的长江以南地区与日军第十一军于新墙河两岸形成对峙局面。此次会战前第九战区所辖兵力为11个军(计30个师)，具体部署为：第九十九军(3个师)，任汉寿、沅江、青山一带湖防及湘阴、营田、归义间湘江，汨罗江之守备。第二十七集团军(8个师)；第四军(3个师)，守备磊石山、鹿角、新墙、杨林街、公田间新墙河左(南)岸阵地，并于新墙河以北筻口、大云山占领前进据点；第五十八军(2个师),守备黄安市、九岭及北港、赛公桥各线阵地；第二十军(3个师)，守备通城、铁柱港及斗米山、杨芳林各线阵地。第三十集团军(共4个师)；第七十军(2个师)，守备观音阁、谭埠之线阵地；第七十二军(2个师),以一部守备东坑岭、留咀桥之线阵地，主力集结于三都南北地区整训。第十九集团军(共6个师另4个保安团)：赣保安第四团，守备上东坑、水口之线阵地；新编第三军(2个师)，守备靖安、奉新、祥符观之线阵地；赣保安纵队，守备七星冈、市义街间锦江右(南)岸阵地；预备第五师，守备市义街、温圳之线阵地；第七十四军(3个师)，集结于新喻、宜分地区整训；第三十七军(3个师)，集结于长乐街、瓮江铺、福临铺间地区整训。军事委员会直辖并归战区督训之第二十六军(3个师)，集结于金井、浏阳、普迹市、永安市一带地区整训；第十军(3个师)主力集结于衡山，一部集结于渌口各附近地区整训。湘鄂赣边区挺进军(7个挺进纵队、2个保安团、2个野战补充团)，以一个挺进纵队配属第十九集团军，主力于咸宁、瑞昌间地区游击。
第九战区于1941年3月曾制定对敌反攻作战计划：敌如以主力由杨林街、长乐街、福临铺道及粤汉铁路两侧地区向长沙进犯时，则诱敌于汨罗江以南、捞刀河两岸地区，反击面歼灭之。此次会战便根据这一计划，指导作战：先于关王桥、大荆街及金井、福临铺、栗桥、三姐桥各一带地区，构成纵深强固阵地，节节抗拒敌人，消耗敌力，并彻底转用赣北、鄂南方面兵力于杨林街、关王桥、长乐街、平江、沙市街、永安市方面，自东向西对敌侧击，及以有力兵团紧衔敌尾，南渡汨罗江，对敌尾击。同时，加强外翼，争取外翼，对敌形成反包围，为外线作战之典型，用能陷敌后路断绝，补给不能圆滑，弹尽援绝，死伤惨重之悲境，遂得战胜敌军。
（文献主要来源：步平，王建朗.中国抗日战争史第二卷（战时军事），社会科学文献出版社）
