从战略上看，珍珠港事件爆发后，侵华日军基本转为守势。侵华日军的主要兵力放在了华北、华中等占领区。针对长江中下游中国物产富庶的地区，日军第十一军保持着相当的力量。珍珠港事件爆发时，第十一军的作战部队有：丰岛房太郎的第三师团、神田正种的第六师团、青木诚一的第四十师团以及池上贤吉的独立混成第九旅团；军直属的部队有工兵、输送队和野战重炮兵第十五联队，还有秋山丰次的第一飞行团，总兵力在十二万左右。
试图以有所作为的积极作战避免沦为“次要战场”的阿南惟几，很快就发现了一个再起战端的机会：日军第二十三军从广东方向进攻香港后，有情报显示，国民政府军事委员会为配合英军的抵抗，命令第四战区向日军第二十三军发动攻势；并命令第五、第六和第六十六军从广西、四川向云南集结，准备进入缅甸支持英军对缅甸的防御作战。特别是在第十一军的对峙当面，中国军队第二、第四军已由长沙南下，看样子是去支持第四战区策应香港的行动了。
----如果趁此时机发动一次大规模攻势，“策应第二十三军的香港作战”，不是绝好的理由吗？木下勇参谋长立即给第二十三军发出问询电报：“中国第四军的移动对贵军有何影响？”同时委婉地表示，第十一军愿意采取牵制动作。 没等第二十三军明确答复，他就迫不及待地下定了作战决心：“只用一个小时的时间就下了决心，十二月十二日夜，在就寝中考虑了战况，决心对广东方面予以牵制，当即制定了作战大纲。”
自然，阿南惟几立刻批准了木下勇的作战计划。日军第十一军拟订的作战方案是：十二月二十二日左右，向湘北新墙河一线发动攻击。首先以第六、第四十师团击溃新墙河一线的中国守军第二十军的防御部队，并在关王桥附近将第二十军主力包围歼灭；然后投入第三师团于第六师团的右侧，把汨罗江附近的中国守军第三十七军击溃后结束作战。作战周期大约为两周。同时，第三十四师团和独立混成第十四旅团从南昌方向出击实施牵制性进攻。
因为只是一次短距离进攻然后迅速回撒的作战，况且确实能够起到牵制中国军队策应香港的作用，中国派遣军基本上予以了首肯。但实际上，阿南惟几“已经考虑了进攻长沙的问题”。 除了阿南惟几之外，心存攻占长沙念头的，还有第三师团师团长丰岛房太郎。他对目前只攻击到汨罗江就结束作战很不满意，明确表示应该继续南进攻击长沙。
十二月二十二日，第十一军发动进攻的前夕，阿南惟几从汉口出发前往岳阳的战斗指挥所。木下勇参谋长提醒司令官，先不要向部队提是否攻占长沙的问题，以免人心混乱。日军第十一军就这样匆忙决定了作战计划。计划从一开始便是一笔糊涂账，除了必须打一仗的固执而又鲁莽的冲动外，无论作战实施步骤以及将要达成的作战目的都模棱两可。
一九四一年十一月，中国第九战区司令长官薛岳召开第二次长沙会战检讨会。在总结前两次会战的基础上，分析了日军再次发动攻势时可能的攻击方向：一是全力向湘北进犯，重点保持在左翼，力图包围我军右翼；二是在主力攻击湘北时，以一部兵力由南昌、武宁和通城等地进犯，以策应主攻方向。无论哪一种情况，日军将基本按照前两次长沙会战时的路线，向南突破新墙河直指长沙。
由此，薛岳确定了第九战区的基本原则：在赣北、鄂南和湘北方向上，竭力把日军阻击在分宜、上高和甘坊以东；修水、龙门厂和南江桥以北以及澧县和宜都以东地区，争取各个击破。而在重点作战区域的湘北，“运用尾击、侧击及正面强韧抵抗，务于浏阳河、捞刀河间地区，将进攻长沙的敌军主力，反击而歼灭之”。
与前两次长沙会战一样，薛岳还是采取“诱敌深入”的方针，边打边撤地将日军诱至预定决战区域加以围攻。其基本要领是：预定决战区域在长沙外围，决战时主力保持在长沙东侧。日军开始进攻时，一线中国守军逐次抵抗消耗日军，一部分主力向战场的东面移动，一部分主力则移动至浏阳河与捞刀河之间的隐蔽地区，待日军抵达预定决战区域后，采取两侧夹击和截断后路的方式克敌。决战时刻，长沙要坚守不退。如果日军向鄂南和赣北等地进行牵制性攻击，当面的中国军队同样要采取诱敌深入然后反击的基本策略。
薛岳自称本着“既往所得之经验教训，创天炉战法”。何谓“天炉战法”？薛岳的解释是：“天炉战者，为在预定之作战地，构成纵深网形据点式阵地，配置必要之守备部队，以伏击、诱击、侧击、截击、尾击、堵击诸手段，逐次消耗敌力，挫其锐气，然后于决战地使用优越之兵力，施行反击及反包围，予敌以歼灭打击。盖为后退决战方法，因敌之变化而变化之歼敌制胜新方略，如炉熔铁，如火炼丹，故名。”
薛岳把新墙河至汨罗江之间地域，设定为伏击和诱击地带；把捞刀河至浏阳河之间，设定为决战地带。 薛岳信心满满。进入十二月，第九战区发现当面日军调动频繁，不断地向湘北和赣北集结兵力，且民众报告说日本人正在抓夫抢修南昌机场。薛岳判断日军很可能就要发动攻势了。
此时第九战区部队的位置如下：罗卓英的第十九集团军在赣北方向与日军对峙。王陵基的第三十集团军，一部与武宁方向的日军对峙，一部控制在修水附近。杨森的第二十七集团军在岳阳以南与日军对峙，其在新墙河前沿的部队是杨汉域的第二十军和孙渡的第五十八军。战区直属的傅仲芳的第九十九军担任汨罗江至洞庭湖东南岸一线的防御；陈沛的第三十七军担任汨罗江两岸长乐街至新市一线的防御，主力控制在汨罗江与捞刀河之间的蒲塘和粟山港附近；李玉堂的第十军负责守备长沙；彭位仁的第七十三军为战区预备队。