驻扎中国齐齐哈尔不到两个月的日军第五师团，官兵刚刚换上厚厚的冬季军装，就接到了向南开拔的命令。 自一九一二年起，该师团就驻扎在中国东北地区，一直是关东军的主力部队。中国全面抗战爆发后，第五师团在板垣征四郎的指挥下，先后参加南口会战、太原会战和徐州会战。一九三八年，板垣征四郎调任日本陆军大臣，该师团在安藤利吉中将的指挥下南下广东，从大亚湾登陆占领虎门要塞。安藤利吉升任第二十一军司令官后，接替师团长职位的是日本陆军省兵务局局长今村均中将。一九三九年九月五日，第五师团调驻中国齐齐哈尔地区，为日军大本营直辖部队。
九月中旬，第五师团开始向渤海湾移动。至十一月初，师团各部队在大连和旅顺港同时登船。满载着第五师团的舰队向东行驶---那是日本本土的方向，官兵们激动不已，猜想着很可能要回国休整了。舰船在日本本土港口装上高射炮等重型装备后，再次起航，方向正南。庞大的舰队很快驶入漆黑的海浪中，茫然无措的第五师团官兵没人知道他们要到哪里去。此时，整个中国正沉浸在“长沙大捷”的喜悦中。蒋介石在南岳召集了第二次中国军队高级将领会议，会议的重要议题是：中国军队反攻的时刻到了。
无论二战爆发后的国际形势是否已对中国抗战产生了积极影响，无论在中国战场上敌我双方的军事力量是否发生了决定性改变，也无论侵华日军的士气是否到了蒋介石所说的“厌战不敢前进”的地步，至少自抗战全面爆发以来，中国军队从没有大规模地主动出击过。因此，中国军队的十二个战区一起发动冬季攻势，至少看上去具备了将侵华日军一举彻底打垮的阵势。
日军第五师团已经驶过台湾海峡，在风浪的颠簸中继续向南。舰船上的官兵脱下棉衣换上单衣，心情随着气温的升高逐渐躁热起来。中国方面发动的冬季攻势开始了。各战区根据军事委员会的命令，相继开始向当面日军进行反攻作战。但是，除了第一、第八战区的作战让蒋介石基本满意外，其余战区无一例外都受到了蒋介石的斥责。
卫立煌的第一战区，在豫东和豫北两个方向发起进攻。在豫东，第三集团军切断开封至兰封间的公路和铁路，贺粹之的第八十一师同时向开封和兰封实施攻击，并一度突入开封城内。 在豫北，新编第五军、第四十七军和第九军等部队破坏了与平汉铁路相通的公路，裴昌会的第四十七师一度攻进泌阳城，歼灭日军第三十五师团一部。
第五战区各部队向日军进行了范围广泛的出击：第二集团军第六十八军以及李仙洲的第九十二军，在鄂豫边区游击总队的配合下，于平汉路南段的信阳附近频袭日军第三师团部队；第三十一集团军第十三军和第八十五军向鄂东北的广水方向发起攻击，大有威胁武汉之势；在鄂北襄花公路方向，第二十二集团军的第四十一、第四十五和刘和鼎的第三十九军，在当地游击部队的配合下，向位于随县和应山的日军第十三师团发动攻击。
规模最大的反击在第三十三集团军和第二十九集团军方向，兵力多达十五个师以上的中国军队分别向钟祥、京山、皂市的日军发起攻击，日军第十三师团部队在这一地区呈一线分散配置，结果被中国军队分割成一个个孤立的据点，但日军忍受粮弹两缺之苦顽强抵抗了一个多月，致使中国军队最终没能攻破日军的任何一个据点。
刚刚结束长沙会战的第九战区，以第十五集团军的五个师向湘北岳阳发起攻击；第二十七集团军六个师的攻击方向则在鄂南的通山、蒲皋。中国军队将日军第六师团若干个独立据点包围，并与增援而来的日军第四十师团一部展开激战。第三十集团军的四个师在赣北的武宁、奉新方向，向日军第三十三师团发动攻击；第十九集团军的五个师向南昌附近与日军第三十四师团部队作战。
其中王陵基的第七十二军在战斗中击毙日军第三十三师团第二一四联队少将联队长佐藤谦。第九战区动作很大，战果不大，特别是动用九个师的兵力围攻鄂南与湘北交界处的大沙坪据点时，部队伤亡很大却没有打下来，令蒋介石十分恼火。
阎锡山的第二战区、蒋鼎文的第十战区、冀察战区和鲁苏战区，都没有大的作战。蒋介石认为顾祝同的第三战区表现最差。中国第三战区处在交战双方军队密集对峙地区，无论哪一方稍有动作，都会即刻演变为一场混战。第三战区一开始策划的反击攻势规模可观：在长江沿岸集结第十八、第二十五、第八十六、第二十一、第五十八军，共五个军十四个师的主力部队被编成长江方面攻击军，攻击军分成左、中、右三个兵团，将从角部的荻港到贵池间约一百公里的宽大正面发起全线进攻。
但是，当面日军第十三军发现中国军队的异常集结后，判断中国军队很可能向担任长江航道护卫任务的第一一六师团发动攻势，于是本着先下手为强的原则，在贵港北面的大通地区向中国军队展开攻势，还抽调部队加强第一一六师的兵力，同时命令第十五师团配合第一一六师团作战。
日军的调整尚未部署完毕，第三战区的进攻已经开始。中国军队在第一时间就突破了日军第一一六师团位于大通与荻港问的防线，一举冲到了长江边，在江面上设置水雷，还炮击了江面上的日军舰船。可是，当日军第一o一、第一o六师团从九江乘船沿长江水道紧急增援而至时，第三战区的进攻戛然中止，其主力部队全部撤回了荻港与贵池以西的青阳地区，只留下小部队对日军进行局部骚扰。