参谋本部将整个计划分为两个阶段，第一阶段从昭和十九年之晚春由华北、夏季由武汉及广东地区，相继开始此一进攻作战。击溃中央军，首先占领黄河以南之南部平汉铁路，其次是占领与确保湘桂、粤汉两铁路及沿线要地。在作战中根据平汉、粤汉铁路情况，应及时予以修复。
为策应中国派遣军这一作战，南方军应对缅甸、印度**发动局部攻势。
拟定于昭和十九年4月间，华北方面军从华北开始行动，击溃第1战区部队之主力，占领和确保黄河以南之平汉铁路及沿线地区，作战时间预定约为一个半月。
作战使用之兵力，预定为华北方面军第12军4个师团，第5航空军一部。
第二阶段为湘桂作战，拟定于昭和十九年之6月间，第11军从武汉地区，第23军于七、八月间在广东地区开始行动。主要是击溃中央军第9、第6战区之主力，攻占至桂林、柳州附近，然后对湘桂、粤汉铁路沿线地区之残敌，进行扫荡，并予以占领，预定作战时间约为5个月。
作战使用之兵力，预定为第11军7至8个师团，中国派遣军直辖的一到两个师团，第5航空军两个飞行团。
与此同时，在中国派遣军行动的时候，南方军也要立即策应作战，首先确定南方军之一部在云南怒江地区发动进攻，以进行牵制。
其次是中国派遣军在航空作战之高潮期，南方军之第3航空军一部，要对其进行密切协同配合。
1月25日，中国派遣军总参谋长松井太久郎中将与参谋天野正一，由南京回到日本，至参谋本部受领此次作战任务及有关之指示。
回至南京后，即于2月3日、4日，召开参谋长会议，传达此次作战命令，参加者有华北方面军参谋长大城户三治中将，第12军参谋长寺垣忠雄少将，第11军高级参谋武居清太郎大佐、第13军参谋长佐佐真之助少将、第23军参谋长安达与助少将、第3飞行团参谋长吉井宝一大佐、海军中国方面舰队参谋、海军大佐松岛庆三列席。
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这次会议后，日军在华部队，即对“一号作战”进行准备。
3月31日，日军大本营下达了第12军战斗序列的命令，其部队编成为：
司令官为内山英太郎中将，参谋长为寺垣忠雄少将，所部下辖第37师团、第第62师团、第110师团、第27师团、战车第3师团、独立混成第7旅团、独立步兵第9旅团、骑兵第4旅团。
另外12军还直辖野战重炮兵第6联队、独立工兵第38、40联队以及独立工兵第59、60大队、独立步兵第74、第5、第38大队，这些步兵依次从独立混成第1、第2、第9旅团中临时调来。
第12军的这次作战，还得到驻太原的第1军、驻汉口的第11军、驻上海的第13军和驻武汉的小林孝知大佐之第1飞行联队的协同配合与策应。
华北方面军，非常重视这次作战中地面部队的火力，除了空军和战车部队外，还集中了35个炮兵中队。
4月17日夜间，第12军以5个师团又3个旅团的兵力从河南省的中牟县发起进攻，19日攻占了郑州和新郑县的郭店，21日占领了新郑，5月1日攻占了许昌，5月3日占领了许昌以西的禹县，5月5日占领了郾城。
接着敌27师团，于5月7日从郾城继续南进，于5月9日上午在确山与第11军向北进攻的独立步兵第11旅团会师。
从此，北起黄河大铁桥，南至信阳以北的长台关，长约210公里的铁路及其两侧地区，在23天内即被敌第12军和11军占领。
随之，华北方面军即转移兵力，向平汉路南段以西的襄城、郏县、禹县、密县、登封、临汝一带之山区，寻找第1战区主力第31集团军决战。
为达到该作战之目的，第12军还将其第37师团一部，以挺进的作战方式，前出至伏牛山区的汝阳、嵩县，并于5月20日攻占了卢氏；其62师团与战车第3师团一部，则从伊河向西，沿洛河的宜阳，经沙坡头、竹园沟、厥山、洛宁，十方院、长水镇、董寺集、故县，于5月21日在卢氏东北的刘村、范蠡镇与37师团会师。
当国军31集团军主力及其他部队主力，撤离嵩山地区后，日军则以第63师团、战车第3师团、独立步兵第9旅团以及骑兵第4旅团和第110师团一部围攻洛阳，5月25日8时，洛阳被其攻占。