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国民政府为武汉会战组织进行了大量准备工作。依据已经确定的作战方针，军事委员会向有关各战区提出的总要求是，"战区之军队及行政、党务各机关，无论在何情况下，绝对不准离开原战区，东击西应，奇正并用，以收长期抗战之效"、"各战区根据地，应利用地形，构筑工事，集积粮秣弹药，讲求连络通信方法，以备独立作战"。
在军事准备方面，整编、组建和调集了大批新锐作战部队，并将其使用于各个要地；将各省现有保安团队中训练较为有素者改编为正规军；"不断地派遣空军轰炸长江敌舰，予之以严重的打击"；完善防空作战和民防体系等；调整水陆军事交通；作好应对广东方面敌可能实施进攻的准备；强化治安防特手段，"武装武汉民众，组织工人商民的各种自卫队伍"等等。
根据会战特点，会战指挥部特别突出了江防要塞的建设，除武汉原有凤凰山炮台外，还于1938年初增设了马当、湖口、田家镇、黄鄂四要塞区，成立专门要塞部队，配备上威力巨大的舰炮（系从前期作战自沉或被毁海军军舰上拆下）。其中，马当要塞配备12厘米舰炮12门，湖口要塞配备10.5厘米舰炮6门，田家镇要塞配备10.5厘米舰炮16门，黄鄂要塞配备7.5厘米舰炮10门。此外，各要塞区附近都部署有相应陆军部队协防。
在战场准备方面，区分为"陆防"与"江防"两大部分，并专门成立了"武汉城防工程处"、"河川工程股"和"筑路工程处"等机构。
"陆防"方面，将战区内处于防御第一线内30或100公里处各主要公路破坏，以迟滞敌军进攻。同时严令"将碉堡立即拆毁，以所得材料，为构筑工事之用，并将全国各地城垣同时拆除"。此外，强化工事构筑，在原有野战工事和半永久工事的基础上又加筑永久工事，工事强度要求"能抵抗15厘米榴弹炮及野炮全弹"，并"力求纵深配置，而不求在一线上"。
"江防"方面，在马当江段建立了一条阻塞线。阻塞线以石块、水泥、铁丝网及木桩等建成，其顶部低于水面约2米，形如暗礁，并在阻塞线的前后布水雷800余枚。此外，还将会战江段各种航道标志全部毁除。
资料统计显示，到1938年5月，武汉及其周边地区的永久性工事总数超过600，外围和内围、江岸大约各占一半。
在会战物资准备方面，强化了粮食（含米面、油盐及其他重要日用品）等战略性物资的管理，专门制定了"武汉及第9战区战时食粮管理办法"，该办法规定，"应备三个月民用粮食"，并专责"武汉粮食调剂委员会"办理"筹屯"。另外，第9战区专门"成立战时粮食管理处，负责统制湖北全省粮食"。
在会战动员方面，积极动员社会各个阶层、各种力量支援会战，"成立了商会、工会、农会、学生会、文化团体联合会、自由职业团体联合会、妇女团体联合会"等各种抗日团体，"依照着居住地、工作场所和工作性质，组织了宣传、慰劳、征募、工程、运输、侦察、技术、救护、消防、向导十数种工作队"。这些工作队"应绝对服从命令，遵守纪律，努力工作，非经呈请核准不得擅自离队，必要时得以军令部勒之"。
从结局看，此次会战日军伤亡惨重，进攻屡遭遏阻，与中国军民大量、全面的战前准备工作密不可分。
不过，也出现了某些"准备不足"、"准备不当"甚至"准备过度"之处。
在会战期间第2兵团司令张发奎向蒋介石提交的九江地区作战报告中，关于失利原因部分，张认为，"交通线破坏过早，阵地未能预先完成"是其中一个重要原因。"查九江附近公路如九星、九瑞、瑞昌至阳新瑞昌至德安，水修至谷溪以及南浔铁路北段平经彻底破坏，九江附近工事事先亦未构筑。此次于短期内决定固守九江部队虽勉强集中，而交通困难筑城材料运输不及阵地无法立臻巩固。职到得视察时，野战工率仅三分之一，因之不利长期固守。"此外，"运输不良，兵站设施欠缺"。"九江方面兵站，事前韩欠准备，临时无人负责，使前线部队白昼困于飞机轰炸，夜间一面作工、一面运米，兵力疲惫，警戒自难周全，实为致败之因。"
此外，以武汉为核心建立起来的防御体系，前期建造的大部指向北面。后来日军沿江展开进攻，这些工事体系应由朝北和东北方面调整为正面对东，并兼顾江面。但真正实施起来存在难度，后来主要通过新增加构建一些工事体系来作为弥补。
又如在万家岭战役期间，前方激战正酣，后方的政府机构竟慌慌张张就将南浔公路仓促破坏了，导致军事交通要道顿时陷入瘫痪，前线急需的物资装备特别是粮食一时间供给不上，有的士兵空腹而战，伤员后送等也无法实施，这些都对作战部队的战斗力和士气造成了负面影响。
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