按照作战部署投入作战序列的部队有21个军49个师和3个挺进纵队，实际参战的兵力为35个师又3个挺进纵队30万人，其余部队为机动部队和预备队。
到9月中旬为止，具体的兵力部署是第1集团军的第58军、第60军负责守备靖安、奉新以西的张家山、麻下、会埠一线阵地；第19集团军的第32军、第49军负责守备莲花山、马形山以及锦江右岸地区的防御阵地；第15集团军以第52军为主力守备南江桥至麦市间的防御阵地，第37军负责守备湘阴以北湘江亘汨罗江右岸阵地；第27集团军第20军前出咸宁、崇阳地区，第73军则集结于渣津地区；第30集团军第72军。78军共4个师则负责守备武宁以西的蒲田桥、琵琶山一阵阵地；湘鄂赣边区挺进军位于通山、大治、阳新地域防御；第4、第70、第74、第5、第99、新编第6军和第11师共计15个师为战区总预备队，分别集结于长沙以南、以东的湘潭、株洲、衡山、衡阳、浏阳及赣北上高、宜丰、万载等地。
另外，防守洞庭湖与湘西方面的为第6战区第20集团军（辖第53、第54、第87军等部），为了便于协同作战，该集团军也暂时配属到了第9战区，归第9战区代理司令长官薛岳统一指挥，第9战区司令长官部则位于长沙城内。
中华民国二十八年（1939年）9月14日，位于赣北的日军第106师团中井良太郎部率先发动了牵制攻势，在这个方向的防御的国民革命军3个集团军7个军在前敌总司令罗卓英的指挥下拼死抵抗日军的猛攻。
罗卓英对高安地区方向的布防是以滇军第1集团军第58军守卫高邮市至祥符观一线；第60军守祥符观至故县一线；第19集团军第32军（原为晋军）守锦江口至高邮市、锦江南岸一线；东北军第49军和中央军第74军控制上高附近地域。附近还有第30集团军（川军）王陵基部的2个军作为策应。
日军于9月14日夜晚首先向驻会埠的第60军第184师的阵地发起激烈的进攻，于次日便突破了第184师的防御阵地。
日军攻占会埠后，第106师团兵分三路攻击前进，一路向阴山村、罗坊一线西进，一路则向渣村、水口甘方向南犯，一路由高安以东的大城、鼓楼铺向第32军阵地进犯。
9月17日，南犯的日军先后占领了水口甘、樟树岭等地，西进之日军则进占了罗坊、治城等地，随后部队也调转方向向南进犯。
9月18日，日军占领了高安北部的村前街、斜桥和祥符观等地，并从三面完成了对高安的包围，并与在会埠一线的日军形成了对第60军和第58军的包围态势。
在情势十分危急之时，第60军遂从前街冲出日军尚未完成的包围圈缺口，向宜丰方向集结。第58军则且战且退，并于9月18日晚渡过锦江，向西往凌江口方向转移，与在宜丰集结的第60军从南到北形成一道新的防线。第32军则弃守高安。9月19日，日军占领了空城高安。第9战区代理司令长官薛岳在得知高安失守后，立即严令第32军不惜一切代价夺回该地，并同时派第74军紧急前往增援。
9月20日，日军第11军命令第106师团在消灭高安附近之第9战区守军后，以一部掩护主攻部队左侧后背方向，主力则迅速进入修水、三都附近，切断第30集团军和湘鄂赣边区挺进军的后路，予以全歼。
接到第11军司令部命令的日军第106师团随即以佐枝支队在奉新西南地区实行防御作战，以1个旅团的兵力立即开赴武宁，主力则在上富附近迅速集结，准备西进。国民革命军第32军一部则乘机于9月21日乘着夜色的掩护北渡锦江击退日军，该部于9月22日上午从新收复高安。
9月23日，日军第106师团主力开始向修水方向西进。25日至26日，日军第106师团一部攻占了上富、横桥、甘坊地区，另一部经九仙汤、沙窝里突进至修水东南约30公里处的黄沙桥，展开了对国民革命军川军第30集团军王陵基部的攻击，第30集团军力战不敌且战且退。
同时罗卓英紧急调派第60军和第74军对西犯的日军分别进行堵截，节节抗击阻敌前进。
王耀武率领第74军参加了第一次长沙会战，激战于赣北重镇高安，拦截了向长沙进犯的两个师团的日军主力部队，有力的配合了长沙会战的主战场。
继而双方在上富、冶城、甘坊一带展开了激烈的拉锯战，国军以攻为守，调集几个师的兵力向甘坊一带发起猛烈反击，以达到消耗该部日军有生力量的目的，阻滞其西进鄂南、呼应湘北的战略目的。
9月25日至27日，国民革命军第184师由南侧向甘坊发起攻击，第15师则在甘坊以西与日军展开激烈战斗，第183师在甘坊西北的九仙汤、刘庄一带与日军激战。这3个师的攻势遇到日军顽强的抵抗，进攻部队伤亡惨重却未能成功收复甘坊，但也拖住了日军第106师团，使其不能远行按照之前的战略部署准时继续展开攻击。
第9战区代理司令长官薛岳想再创造一次万家岭大捷，吃掉这个当时险遭全军覆灭的日军特设师团，遂令罗卓英增调第72军和第74军的第57师，连同第183师、第184师，将日军第106师团包围于甘坊。
但是日军第106师团居然于10月3日冲出重重包围，并继续西进攻下了大瑕街和石街，达到预定的赣北西行最远点。这时正面主战场上的日军部队已经开始有序的后撤，第106师团牵制赣北地区中国军队的任务已经完成。
10月5日薛岳再次电令罗卓英、高荫槐、王陵基各部，务必将日军第106师团全歼，不得放一名小鬼子撤退回去，结果当国军各部发起进攻时，日军第106师团以反突击冲出了国军的重重包围，再付出了不小的伤亡代价撤回了武宁据守，第一次长沙会战的赣北作战至此全部结束。
鄂南方面的战斗则开始于9月21日，集结于湖北通城的日军第33师团，在师团长甘粕重太郎中将的指挥下，在鄂南地区向国军防守部队发起了攻势，其目的是从东边避开国军沿新墙河、汨罗江设置的两道防线，在平江地区与湘北日军主力夹击部署在新墙河、汨罗江防线的国军第15集团军。
日军第33师团是1939年2月才在日本仙台编成的警备专用三单位制乙种师团，相对日本精锐的常设甲种师团战斗力较弱，国军第9战区对鄂南方向进行防御的是杨森的第27集团军各部，由于第27集团军是川军部队，部队装备参差不齐战斗力较差，同时杨森的第27集团军也是制造“平江惨案”的罪魁祸首。
日军第33师团由通城南犯后，首先以一部兵力向第79军的正面阵地南江桥进行佯攻，同时，另以一部兵力准备绕过幕阜山东侧，经白沙岭向长寿街推进。
杨森很快判明了日军是企图切断第79军的退路，然后加以包围歼灭，他立即向第9战区代理司令长官薛岳报告，同时急令通城以南的主力第20军由西向东侧击日军侧翼，已解第79军的危局。
第9战区代理司令长官薛岳接到报告后十分的震惊，这股日军若是与湘北的日军部队会合，那么部署在新墙河、汨罗江防线的第15集团军就会受到两面夹击，后果不堪设想。于是他急忙调第8军前往增援，同时命令湘鄂赣边区游击总指挥樊崧甫，以大湖山、九宫山方面的部队由南向北尾击和由东向西侧击日军，对日军构成南北夹击和包围的态势，争取扭转战场的不利局面。
9月22日日军占领麦市西北的高冲、塘湖市、鲤港，9月23日，又围攻麦市，当时第79军第140师因伤亡过重，已经撤出了麦市，随后在麦市以南地区与赶来增援的第20军第134师会合并肩战斗，继续阻敌南下进攻。
日军在攻占麦市、桃树港后继续向南攻击前进，国民革命军第20军第133师在苦竹岭、南楼岭、葛斗山一带设防阻击进攻，但因兵力单薄，在日军的优势火力猛攻下被迫撤走，次日第140师1个团经过反攻从新夺回了南楼岭、葛斗山两处有利高地，日军第33师团随即被阻止在大白塅、鸡笼山、磐石、箭头、麦市之间，不能前进。
于是日军第33师团乃改向苦竹岭地区攻击，然后进入修水县之桃树港，向长寿街方向前进，途中又遭到第20军第133师、第134师在白沙岭的堵击，第79军第82师及第98师在右侧也向日军发起了猛攻，日军第33师团随即突围到桃树港时，又被第140师从侧面发动突然袭击，日军第33师团伤亡很大，部队进展速度缓慢。
9月30日，日军第33师团攻占朱溪厂，主力部队则进入到长寿街、龙门厂、献钟一带，在献钟以西三眼桥与奈良支队先头部队会合，日军部队将两条战线联成了一线，但预计包围的国军第15集团军此时已经后撤。
10月2日，第33师团也在第11军司令部的命令下开始放弃战果后撤，随后经渣津向东攻击修水以策应第106师团撤退，国民革命军第79军、第8军、第20军以及第30集团军互相配合，多次对撤退的日军部队进行截击和夹击。至10月10日，撤退的日军部队退回到了通山、通城一带原驻防地，鄂南地区作战结束。
第一次长沙会战在湘北主战场打响的时间是1939年的9月18日，日军方面投入进攻的部队是第6师团、奈良支队和上村支队总共兵力约5万人，向新塘河以北的国军前沿阵地发起攻击。
在湘北方面担任守备的国民革命军是由关麟征指挥的第15集团军，其兵力部署是以第52军扼守第一道防线，即新墙河一线防线，配置在右起杨林街、左至洞庭湖东岸的九马嘴一带地区，第37军则守备在湘阴以北至洞庭湖东岸的江岸地区，第73军负责控制着汨罗江的周边地区，构成第二道防线。
