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日军在组织此次会战前，也对中国军队的情况作了综合判断，基本结论是，"蒋介石宣称此次会战决定国家存亡，抗战已到最后关头，在坚定地保卫武汉的决心下，正将其主力陆续从大别山向扬子江南岸地区集中"。因此判断国民党防御的重点是长江两岸，尤其是南岸地区。
"敌面对我从扬子江南岸地区向西挺进，而将其主力主要由京汉线方面及扬子江北岸地区，向该江南岸地区移动中"，"在扬子江北岸地区之敌，正在加固广济、英山、大别山脉武胜关附近的防御线之模样。李品仙军后退到广济附近既设阵地线，企图采取攻势防御。大别山北面第五战区的主力在霍山、叶家集、固始一线，企图阻止日军西进，但其兵力较前有显著减少。"
根据"与海军合作攻占武汉地区要地，同时以消灭途经各地之敌，以挫伤敌之继续作战士气"的总体作战意图，日军对作战方案进行了仔细研究，并最终确定以"主力军沿淮河进攻大别山北面地区，以一个军沿扬子江进攻"的总体进攻计划。这种分江北、江南两兵团从长江两岸齐头并进，以对武汉实施南北大包围、钳形攻势性作战的基本目标锁定为，"在9月上旬开始攻占汉口附近的要地"，同时兼顾"也要消耗敌人力量"。之所以确定为9月上旬，"除政治、军事谋略性因素之外，长江涨潮期到10底结束也是其中一大考量"。
作战兵力方面，主要由第2军与第11军担任，空海军力量协同支援。
具体分解如下：属于华中派遣军的第十一军担任此次作战的主攻任务，"在扬子江及其北面地区，依次向西获得地盘，同时击败当面之敌"。
第11军当时由冈村宁次担任军长，其所属及加强后的主要作战兵力包括：第6师团，第101师团(缺饭壕支队)，第106师团，波田支队，另配属地炮、高炮、机枪大队、通信、野战探照灯、架桥渡河等加强支援兵力。
担任主攻的日第11军作战大致计划区分3个阶段，即第一阶段打通安庆至九江一线的长江通道，为后续进攻和展开创造有利态势；第2阶段则占领九江至德安的南浔铁路沿线地区，并视情夺取南昌，以准备尔后向武汉地区发起的总攻击；第三阶段即是集中精锐，继续沿长江两岸前进，"直接攻占武汉地区的要地"，最终完成本次战役目标。上述三作战阶段环环相扣，各有侧重，而尤以第2阶段最为关键，其作战结果直接影响整个作战的成败。
而由华北派遣军转隶华中派遣军指挥的第2军，再加上第13师团，担任大别山麓方面辅助方向进攻任务，重在牵制中国军队，配合11军的主攻任务。
第2军所属及加强后的主要作战兵力包括：第10、第13、第16师团；另配属地炮、高炮、机枪大队、通信、野战探照灯、架桥渡河等加强支援兵力。
作为先期性作战，日军大本营要求，"第2军在担任作战境界内的江南地区和扬州以及津浦沿线地区的警备的同时，逐渐于6至7月将部队集结于庐州附近，并伺机占领六安、霍山等地，为沿大别山北麓遂行作战作好准备。而第11军则先期攻占黄梅及九江等地，之后向瑞昌--德安一线发展进攻。以一部溯扬子江而上，又沿其两岸前进，直接攻占武汉地区的要地。主力沿扬子江右岸前进，然后切断粤汉铁路，且尽量捕捉和消灭敌人"。
日军此次进攻十分强调空海军力量的使用，总体要求，"陆军航空兵团和海军航空部队要紧密联络，以期消灭敌空军力量，同时对敌国要地进行攻击。陆军航空兵团以配合地上作战为主，海军航空部队以配合江上作战为主"。
空军方面总的任务是，"大致在影响地面作战的地区内应投入飞机，摧毁敌空军力量和攻击敌要冲"，明确要求"航空兵团应以主力配合第11军，以一部配合第2军的作战，同时抓住良机摧毁敌人空军战斗力量，并攻击要地"，主要基地尽可能靠前部署。
具体安排是，作为此次作战的主要空中支援兵力，德川（中将）陆军航空兵团之第一飞行团（侦察一个中队(9架)、战斗两个中队(24架)、轻轰炸两个中队(18架)）直接配属第2军；第4飞行团（战斗2至4个中队(24至48架)、重轰炸5至7个中队(30至40架)），主要在第11军方面，时而把重点放在第2军方面；第3飞行团（侦察3至4个中队(27至36架)、战斗一个中队(12架)、轻轰炸3个中队(27架)），全力协助第11军(包括陆军溯江部队)。
海上航空兵作战力量方面，日海军第2联合航空队下辖第12航空队（舰上战斗机两个半队(45架)、舰上攻击机一个队(18架)）、第13航空队（陆上攻击机2个队(48架)、舰上战斗机一个队(18架)）以及第15航空队（舰上战斗机一个队(18架)、舰上攻击机半个队(9架)、舰上轰击机一个队(18架)）全力支援作战，其主要任务是"以消灭敌人航空兵力为第一义，经常、毫不松驰地压制敌人。同时积极协助陆海军溯江部队，以最大努力攻击敌要地，直接或间接协助和策应陆军作战"。
海军作战兵力方面，日本大本营于6月18号，向其中国方面舰队下达了准备攻占汉口的"大海令一二三号"，命令指出，"中国方面舰队以第三舰队进行扬子江的溯江作战，在击败当面之敌的同时，占领水路，协同陆军攻占武汉"，第三舰队区分为溯江部队和鄱阳湖部队，其主要任务是"以其一部配合陆军溯江部队，尽快打开扬子江水路顺次到达上游，作好进击汉口的准备。尔后以主力打开扬子江水路，一举攻到武汉前面将其攻占。又，确保控制鄱阳湖内水域，配合陆军部队攻占南昌"。
此外，为保障作战，日军大本营还精心组织了大量的后勤支援部队和补给基地，包括港口、铁道、特种物资等，例如要求其"江船队随着沿扬子江作战的进展，应协助需要的兵团作战。又，应担任沿长江及鄱阳湖军的补给运输"，"第三铁道队仍继续执行原任务，同时应争取及时补修、利用所占领的铁道"。
特别需要提及的是，日军还还作好了实施毒气战的强化训练和物资器材准备。
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