日军占领武汉后，为了消除鄂北与豫南方面中国 军队对武汉的威胁，向湖北随枣县枣阳地区发动进攻。1939年5月1日，日军第十一军司令官冈村宁次为解除国民革 命军对平汉线交通的威胁，以第三、十三、第十六师团和骑兵第二、第四旅团等，向随县、枣阳地区进攻。为牵制和阻击日军进攻，中国第五战区司令长官李宗仁将所属部队编为左、右两个集团军和江防守军进行防御，并对日军实行反 攻。
随县位于湖北省北部，地处桐柏山南麓、大别山西端、大洪山东北部。东与河南信阳市相接，西与枣阳、宜城毗邻，南与安陆、京山、钟祥等县相连，北与河南桐柏县接壤。历来被称为“汉襄咽喉”、“鄂北重镇”。
随县以西周封国随为名，春秋时分属随、厉、唐三国，战国时属楚。秦一统天下，在古随国的土地上始建随县，属南阳郡管辖。隋、唐、宋、元、明仍有随县建制，清设随州。民国元年恢复随县建制。
枣阳位于湖北省西北部，唐白河入汉水汇合处的东部；东与随州接壤，西与襄州区毗连，南与宜城为邻，北与河南省唐河县相连，东北与河南省桐柏县交界，西北与河南省新野县为邻。
枣阳也是一座历史古城，周朝时，枣阳地区为唐国，属楚地小国；春秋时期的公元前505年，唐国被楚国所灭；秦朝统一中国后，枣阳地区始设蔡阳县，属南阳郡管辖。公元601年，隋文帝为避太子杨广讳，改广昌县为枣阳县。由于随县和枣阳都处在重要的地理位置，所以成为日军必须争夺的地方，于是随枣战役就在这里展开。
武汉地区的日军为了消除长江北面湖北北部、河南南部方向中国 军队对武汉的威胁，向随县、枣阳地区发动了大规模的进攻，企图消灭中国第5战区的主力。武汉会战后，武汉长江上游沙市以西一段长江江防、鄂北、豫南、皖东大别山区划规第5战区。第5战区地处国民政府中枢门户的川东要冲。这一地区拥有相当优越的地形条件作凭借。大别山雄峙于东，桐柏山横卧在北，西依荆山，南濒长江，大洪山虎踞其中，汉水贯通南北。第5战区内另有两条重要交通线，一是从湖北汉口到湖北宜昌的汉宜路，另一条是从湖北襄阳到汉口花园的襄花路，在这一战区进行袭扰平汉线，可以直接威胁武汉地区，退则可以保护川陕大后方，自古以来就是兵家必争之地。第5战区虽然所属部队系统庞杂，战斗力参差不齐，重武器相当缺乏，但是依托有利地形频频对日军进行袭扰。
1939年4月上旬，中国 军队从东西两侧频频袭扰平汉线南端，尤其令武汉日军不安的是，中国为加强第5战区实力，进一步将6个师的强大兵力移往枣阳，准备加强对日军的袭击。为此，日本驻武汉地区的第11军司令部制定了深入第5战区作战的计划，企图打击中国 军队主力，使其丧失战斗力，解除西北方面对武汉的威胁。决定采取“分进合击，锥形突贯，两翼包围”的老战术，其具体作战方案是，以第3师团等部将第5战区主力吸引在桐柏山与大洪山之间的枣阳一带，左翼部队由钟祥汉水向北突进，以切断国 军向襄阳方向的退路，并向北迂回包抄；另一部则由信阳进逼桐柏，切断国 军向北的退路，然后围歼枣阳向东北地区国 军主力。日军为达到作战目标，配备了大量飞机，重炮和机械化部队。从4月开始，日军集中第三、第十五，第十六等师团和第四骑兵旅团共约10多万人，分三路向随枣地区进攻，日军使用3个半师团兵力，配备大量火炮、战车和飞机，发动奔袭战，分进合击，企图运用两翼包围和中央突破的战略，将中国 军队主力消灭在桐柏山与大洪山之间的随县、枣阳一带。
中国 军队方面，李宗仁指挥第十一集团军（包括广西军队第八十四军、第十三军和第四十八军）和张自忠第三十三集团军、孙连仲的第二集团军、孙震的第二十二集团军、汤恩伯第三十一集团军参加会战。
国 军被编制为左集团军和右集团军。左集团军总司令李品仙，下辖第11集团军（辖陈鼎勋第39军、覃连芳将军第84军），汤恩伯将军中央军精锐第31集团军（辖张轸第13军、王仲廉将军第85军），其任务是在随县附近守备现有阵地，阻止日军西进，将主力控制左翼，相机向日军侧背攻击；第85军此时已编组为苏械突击军，战斗力大幅增强。
江防军司令郭忏下辖萧之楚第26军、周喦第75军、郭忏第95军等部，任务是负责江防，并沿汉宜公路布防。一部渡过襄河的归口沙洋一线牵制日军主力。
第二线兵团为川军第22集团军，总司令孙震将军，下辖第41军、第45军，作为预备队，策应左、右集团军作战。鄂豫皖边区游击总司令廖磊下辖桂军区寿年第48军、张淦第7军等，负责向信阳、花园、平汉路段东侧和武汉周围袭扰牵制日军。第1战区第2集团军孙连仲部则在桐柏山北麓的明港、桐柏一线布防，掩护第5战区左侧背。
4月下旬，国民政府军事委员会侦知日军从长江下游抽调第33，第34师团兵力编入第1军的情报，判断日军将向第5战区发起新一轮攻势，当即向第5战区发报，提出准备应战的准备，并要求第1，第3，第9战区牵制当面日军，策应第5战区作战。
4月25日，第5战区命令各部队停止“四月攻势”，积极备战。根据第5战区的请求，国民政府军事委员会电令第1战区第2集团军总司令孙连仲率部协同作战；第2集团军驻临汝的第30师和郾城第44旅日夜兼程赶赴桐柏，第27师、第31师（台儿庄英雄部队）迅速向南阳靠拢。
4月30日，日军第三师团由安陆、应山方面向第八十四军正面攻击。该军第一七三师、第一七四师于郝家店、徐家店与敌激战一昼夜后，退至塔儿湾阵地继续抵抗。当天国 军第5战区司令长官李宗仁下达战斗命令：“战区决以主力行攻势防御，粉碎敌之企图，长久保持襄河东岸地区，一部渡河攻击，竭力牵制敌之兵力，俾我主力之作战容易。”
5月1日，日军发起全面进攻。清晨，日军发起全线攻击，汉水沿岸、大洪山外侧至随县附近的第一线阵地都遭到日军重炮群和轰炸机的狂轰滥炸。日军分兵三路，一路以第13、第16师团为主力，由钟祥等地攻击汉水沿岸和大洪山西麓阵地，试图沿襄河、大洪山地区侵占枣阳。另一路以王牌第3师团主力，由应山西进，向随县城南北两侧地区进攻。一部日军则在沙洋一带佯攻。
国 军左集团军方面，防御线由西南向东北倾斜，防守部队分别为川军第41军长寿店—客坡店一线，军长为刘和鼎的第39军洛阳店地区、桂军第84军淅河镇地区，川军第45军吴家店到游河一线，汤恩伯集团军作为第二线兵团位于桐柏山区。
当天日军精锐第3师团主力向覃连芳将军第84军防御的淅河一线发动攻击，桂军官兵血战蒋家河，塔儿湾阵地；数日间，塔儿湾阵地失而复得达7次之多，第84军第173师，第174师伤亡巨大，只得向西撤退到竹林湾、高庙坡继续抵抗。第31集团军第13军张轸部防御随县东北的高城，毁家店一线，血战数日后，因伤亡过重被迫于6日放弃阵地，退守漂河西岸。
武器装备最差的川军第45军利用大洪山外侧阵地，竟挡住了日军精锐第13师团的疯狂进攻，其后卫军则退往大洪山主阵地，英勇拼杀；血战至5月8日，左集团军终于扛住了日军猛攻，其前沿阵地除局部发生变动外，敌我双方都处于胶着状态。
驻钟祥、京山方向的日军第16、第13师团主力和骑兵第4旅，在飞机、坦克的支援下，自钟祥向中国 军队右集团军的第37、第180师发起进攻。4日，日军突破长寿店两侧守军阵地，即以主力沿襄河东岸向枣阳方向突击。激战至5日下午5点，日军突破了守军阵地并向中国守军第41军第122师阵地发起猛攻。中国守军第180师据守长寿店掩护主力退守黄起庵东西一线，第37师退守姚家河一线；第38师一部进驻流水沟。
5月2日，日军第3师团向高城第31集团军第13军阵地攻击。双方在塔儿湾、高城一带激战，塔儿湾阵地失而复得六七次。5月4日，日军施放毒气，中国 军队伤亡惨重，塔儿湾阵地失守。中国 军队被迫放弃高城向西转移，高城被日军占领。
5日，日军在飞机、坦克及炮兵火力支援下，向中国守军猛攻。中国 军队在高城河两岸和历山至江家河一线与日军展开血战，至6日，被迫退守天河口、高城一线。张自忠将军的右集团军核心为第33集团军（第59军，第77军），该兵团在1939年2月至4月在京山、钟祥地区与日军多次恶战后，损耗严重；也没有得到整补。从5月1日开始日军进攻后，张自忠将军以西北军第59军，第77军主力防备襄河东岸和大洪山西翼阵地，以鲁军第55军、东北军第67军担任河防的责任。从5月5日起，日军精锐第16师团等部全线总攻击，6日就突破国 军长寿店，丰乐河一线主阵地；右集团军被迫退到马家集以北，日军跟踪北上，汉水东岸门户大开。张自忠将军紧急命令第77军冯治安部在襄河东岸侧击日军。8日后，张自忠将军竟亲率第38师等部东渡襄河，全力袭扰由钟祥北上的日军主力，打死日军四百多人，一举切断了日军后方补给线。
此时日军不顾侧翼威胁和后路被切断的危险，其主力反击侧面进攻的国 军部队，而快速部队则向北猛攻。第5战区长官部急派川军第22集团军第41军1师从襄阳驰赴宜城以东布防，但未能挡住日军的猛烈攻势。第二天，日军骑兵第4旅团控制了襄花公路上的张家集，双沟镇，切断了襄花公路，同时也切断了左集团军与后方联系。由于日军精锐第13师团、第16师团主力沿襄河东岸突进，迂回左集团军往西退路，左集团军陷入腹背受敌的险境。桂军第84军自5月8日晚上开始转移，撤向唐县镇，向唐河、白河一带，沿途遭到日军的追击，损失很大。第39军刘和鼎部则奉命留守大洪山游击。川军第45军则在茅茨畈一线与日军激战后，奉左翼集团李品仙总司令命令，乘夜色逐次北撤，经由唐河、白河，开往襄樊。
6日，日军攻占长寿店，突破黄起庵后向北急进，并猛攻第122师温家庙一带阵地。中国守军分别在奉乐河、姚家河、流水河、双河、张家集一带侧击日军。7日，日军继续向北突进，攻陷守军张家集、双河阵地。7日，日军占领随县。
8日，日军继续向茅茨畈、新集进攻，双方在茅茨畈、新集展开激战，当天日军突破国 军第84军第二线阵地，攻陷枣阳，继续向第85军江头店阵地猛攻。为防止陷入日军合围，守军奋勇抗击后，撤离江头店阵地。第84军向唐河、白河地区转移。第39军留在大洪山与日军打游击。在信阳方面，日军于5月8日向桐柏进攻。枣阳方面的日军于10日已经推进到张店镇、上屯镇附近。第1战区第68军以第143师守确山、明港，以第119师守桐柏。
5月9日，第5战区长官部因受沿汉水北进日军威胁，从襄阳匆忙迁往石花街。从9日至12日，战区长官部与各集团军一度失去通讯联络，各部均独立作战，或直接受天水行营指挥。其间，右集团军总司令张自忠决心利用日军主力围歼汤集团的机会，率部背临汉水向东反 攻，一举消灭日军数千人，收复丰乐河等地，并切断了长寿店以南交通。第5战区主力大部退往光化一带整理，一部则退往豫南。鉴于第5战区主力已转移到外线，日军合围计划已失败，而且面临国 军的反击。此时日军已达到消耗第5战区主力的任务，开始南撤，并乘势围攻在大洪山、桐柏山中游击的国 军。司令长官李宗仁了解到这一情况，提出了反 攻计划：
“第5战区目前已成外线作战有利态势，且掌握汉水东岸地区有利地形，似应乘机先以河防两、三师向汉（口）宜（城）、京（山）钟（祥）两路出击，牵制襄花路方面之敌，尔后第5战区左右集团军全线开始反 攻。”
但5月10日国民政府军事委会员却电令第5战区，命令孙连仲率部推进至新野、邓县策应第5战区。汤恩伯部队以南阳后方，会同孙连仲部固守汉中，张自忠退向汉水西边的南漳一带游击，孙震部担负襄樊一线游击。可见，此时军事委员会已准备放弃襄河以东地区。这一命令，导致第5战区未能抓住反 攻战机。直到5月14日，汤恩伯集团军会合第2集团军孙连仲部自豫西南下，收复唐河。
同一天，国 军第31集团军主力向唐河转移，于15日到达泌阳以北地区。为变守势为攻势，第5战区命令第31集团军会同第1战区第2集团军从豫西南下，将大部分日军反包围在襄东平原地区进行猛烈攻击。第33集团军主力向枣阳攻击，其余部队向钟祥日军攻击，牵制日军后方。中国 军队在向日军反 攻中将日军击退。16日，国 军收复桐柏，粉碎了日军的合围计划。16日，刘汝明第68军第119师收复桐柏。到18日晚上，日军开始全线总退却，后退200多公里。国 军各部尾随跟踪，19日，中国 军队经4天苦战，对南返日军给予了重创，收复枣阳。此时左集团军第39军奉命化整为零，进入山区分散游击。右集团军河东部队和江防军连日发动进攻，袭击日军后方，切断交通，23日收复随县，日军退回钟祥、应山等原驻地，恢复战前态势，会战宣告结束。
随枣会战，中国 军队在兵力上占较大优势，能协同配合，但兵力使用欠灵活，曾一度处于被动局面，后经全军将士浴血奋战，恢复原态势。中国 军队虽然也受到了较大损失，但彻底击败了日军围歼中国 军队的企图，并使之付出惨重代价。随枣会战中，打死打伤日军一万三千多人，达到了牵制消耗日军的目的。中国 军队伤亡二万五千多人。
