根据日军的动向，国民政府第五战区的部队随即开始行动，在日军到达泌阳、确山一线后，即以31集团军之主力张雪中的第13军，对向春水以北象河关前进的敌第3师团，以李楚瀛的第85军对由汝南继续北进至上蔡的敌第15师团、第40师团进行侧击。
而第2集团军则对铁路以西之敌第3师团进行尾随攻击，以刘汝明的第68军攻击象河关以南敌之尾后；以曹福林的第55军进攻象河关以南的泌阳之敌。
黄维纲的第59军，则由襄、樊附近开向东北的南阳，以增强该地的防守兵力。
另外，在敌后的孙震第22集团军，则攻击随县与随县以东不远的淅河镇之敌。
日军第3师团到达舞阳以南之山区尚店一带时，张雪中的第13军，即对该敌分路北进之左翼发起攻击，经激烈战斗后，击毙、击伤敌约3000人，击毁敌坦克6辆。
在铁路以东的李楚瀛第85军，则对分路向上蔡进攻的敌第15师团之右翼，发动了强有力地攻击。
1月30日敌第3师团进入舞阳、第17师团进入上蔡和遂平、第40师团进入项城这四座空城后，其进攻亦即停止。
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到达舞阳的敌第3师团，其在舞阳以西约35公里的保安镇之司令部，于1月31日的午后，从有线电窃听中得知南阳为国民党军在这一带的有线通信枢纽。
日军这次进攻作战计划中，并未包括南阳。但第3师团长丰岛房太郎，根据南阳是这一带的重镇，是国民党军交通及通讯的枢纽地区，又是国民党军的空军基地等情况，随即向园部和一郎提出西进攻占南阳的要求。
1月31日18时18分，第11军司令部同意第3师团进攻南阳的要求，并令在铁路线上遂平的第15师团西进至舞阳以南附近，策应第3师团进攻。
丰岛的第3师团经准备，于2月1日14时从叶县的保安镇向西南进攻，经与黄维纲的59军连续激战后，2月4日23时敌第3师团攻占了南阳，59军退守南阳以西约15公里的王村铺、大井、潦河镇一线地区。
第3师团占领南阳后，以其一部于5日攻占了唐河，随之在6日从南阳撤退。其他两个师团亦同时后撤，1月24日敌所发动之豫南作战结束，全部返回其原出发地。
3月中旬以后，日军第15师团离开武汉，沿长江下航返回苏州地区。
尽管这次会战中第5战区主力退避三舍，始终未与日军交锋，所以，日军的行动也只是一次武装大游行。
但是退让意味着不敌，因此这次战役结束后日军对外宣布取得了巨大的胜利！
在此情况下，日本方面接着军事上的胜利，再次向苏联方面提出和谈请求！
事实上这已经不是两国之间第一次接触了，去年夏天纳粹德国闪击西欧大陆成功，日本决定乘机南进夺取西方国家在亚洲、太平洋地区的势力范围。
为了实施南进战略，日本在加强同德、意勾结的同时，积极谋求调整对苏关系，以便巩固北方安全，并促使苏联停止援华，达到早日结束“中国事变”的目的。
此时，面临纳粹侵略威胁的苏联，为摆脱东西受敌的危境，一方面支持中国抗战，以束缚日本手脚；另一方面力求和日本签订条约，保障东部边境的安全。
所以去年7月起，在日本的倡议下两国开始会谈。
但是由于双方都有各自的底线，且互不让步，因此8月底谈判一度中断。
德意日三国轴心同盟条约签订后，日本政府又致力于苏日中立条约的谈判，日本提出《日苏互不侵犯条约方案》。并起用陆军中将建川美次为新任驻苏大使，加速日苏谈判步伐。
之后建川拜会莫洛托夫，提交日本政府草拟的《日苏互不侵犯条约方案》，但12月中旬谈判又告中断。
眼下双方随着国际上局势不断的变化，日本方面觊觎东南亚的决心已定，而苏联则是日益感觉到德国方面的威胁，双方和谈的意愿再次高涨，谈判随即再次开始。
而为了增加谈判筹码，日本方面随即在东北地区展开声势浩大的关东军大演习，与此同时还命令华北地区的中国军队一定要抓紧时间打一场大胜仗，借此给苏联人施加压力。