1944年初，从编制上看，国民党军队虽有340余步（骑）兵师，总人数达650万之多，但实际能够投入作战的部队并不多。

抗战后期在美国援助下编练成的精锐部队，大多集中在大西南和缅北、印度，其中驻印军3个师全部美式装备，在云南的6个师为半美式化，分别称为“X部队”和“Y部队”；另有第8战区胡宗南的数十万精锐部队一直布置在大西北，用于围困中共的陕甘宁边区。而在广阔的华北、华中及华南战场上，却无多少机动兵力可调。

这一时期国民党军队的素质低下，战斗力急剧下降。战前训练的精锐部队在抗战前期就损失一多半，1929年至1937年从中央军校毕业的军官约有25000人， 但至1938年初就有约10000军官战死沙场。

在河南等处布防的第1战区部队，主力由战区副司令长官汤恩伯统率，而司令长官蒋鼎文并无实权。担任河防和正面防御任务的计有第4、第14、第15、第19、第36、第39、第28等7个集团军，共18个军，约30万人。进入1944年后，由于黄河北岸的日军调动过于频繁，特别是日军工兵部队忙于修复中断6年之久的黄河铁桥，第1战区据此判断日军会有大规模的作战行动，可能要南下打通平汉线，因而也相应采取了一些应付措施。

3月中旬以后，蒋介石连电第1战区，要求其部署在嵩山附近与敌决战。

14日，该战区制定出具体方案。18日，第1战区长官部又根据军令部颁发的较为详细的“平汉线作战计划”，进一步准备在禹县、密县、许昌、漯河地区同日军决战。其总兵力有43个师，其中29个师担任豫南、豫北广大地区的防守任务；14个师为机动兵团，隐蔽于临汝、登丰、禹县、襄城、宝丰、叶县地区， 协助防守部队侧击和包围侵入嵩山一带的日军。

这一作战计划是战区长官部根据以往大兵团的作战经验制订的，这次面对数量庞大的日军以迂回穿插为特点的攻势战略，并未起到任何作用。

4月17日午夜时分，日军终于发动了酝酿已久的“一号作战”。第37师团主力一部3000余人，携炮20余门渡过黄河，次日拂晓就已迂回深入到中国河防部队的后方，顺利占领中牟县城，并分兵两路，从西南和东南向中国军队河防阵地发动进攻。担任中牟及其附近地区河防任务的为暂编第27师，该师成立不久， “缺额既多，装备尤劣，即步枪堪用者亦不足三分之一”。所辖三个团仅有3000余人，迫击炮1至2门，机枪5挺，加之防区地处平原，无险可守，且沙质土地亦无法构筑工事，以这样的弱旅来阻击日军精锐部队的攻击，绝无可能。尽管第1、第3两团在正面抵抗了8小时之久，但阵地还是被日军攻破，数千日军渡过黄河。18日中午，日军工兵在黄河上架起轻便桥梁，日军大队人马源源不断地开过了黄河。

在日军渡河立足未稳之际，暂编第15军军长刘昌义曾亲率两营步兵袭击敌之侧背，并命令暂编第27师、军部直属部队及新编第29师第86团发动反攻，但仅凭借迫击炮和手榴弹的有限杀伤，终未能扭转中国军队在战场上的劣势。

19日拂晓，日军第110师团又在邙山头发起攻势。在大炮、飞机和毒气的联合攻击下，守军吴绍周第85军所属预备第11师伤亡惨重。次日拂晓，6000余名日军在数十门大炮和四十余架飞机的掩护下，对预11师在摩旗顶的阵地进行了数十次的俯冲轰炸，并最终攻陷之。摩旗顶高地被攻占后，中方丢失了河防的制高点，而日军则以强大的火力配合，又进一步撕开了中国军队的黄河防线。

日军主力渡过黄河后，分路南侵。18日晚8时，日军第37师团步兵第22联队派遣一支由300人组成的先遣挺进队向郑州急行军， 于次日黎明抵达郑州车站，用绳索登上郑州城墙，向守军发动突袭，并迅速占领北门。守卫郑州的中国军队计有第85军第110师一部及第78军属下的3个团，但仅抵抗了一个小时就告溃退，连接平汉和陇海两大铁路的重镇郑州遂于20日下午丢失。

20日，另一部日军进抵和尚桥，切断了新郑和许昌的交通。次日，3000余日军在飞机大炮的掩护下进攻新郑，守军赖汝雄第78军新编第42师之第125团与敌血战3小时，士兵伤亡过半，连长以上军官阵亡9名，新郑遂于当天下午失陷。

此后，日军在接连攻下尉氏、郑县、洧川、长葛、荥阳、崔庙等地之后，即将攻击的主要目标放在密县，以图打破中国军队集结兵力反攻或侧击的支撑点，另将一部主力集结于新郑一带，以便进一步南攻许昌。而中国军队在经历了连续失败后也作了重新集结和部署：汤恩伯将所部主力分成南北两个兵团。南兵团以李仙洲为指挥官，统辖部队以第12、第29军为主力；北兵团以王仲廉为指挥官，指挥第13、第85军，准备 “以有力之钳形态势包围由中牟及邙头山两方面之敌于许昌、襄城、禹县、密县间地区而歼灭之”。这一作战计划是4月22日制订的，但次日夜间，密县县城就在日军主力部队15000余人的夹击下失陷。

至此，日军主力已在黄河南岸郑州至新郑、密县一带集结，战车第3师团、独立战车第2联队和骑兵旅团也源源不断地渡河，增强了日军的战力。从25日起，日军继续南侵。29日，日军第37、第62、第27师团及独立混成第7旅团所部10000余人，在150多辆战车和汽车的配合下完成了对许昌城的包围，随即开始攻打许昌附近各据点。激战至30日晨，许昌已陷入重围。第1战区所部新29师、新42师、第29军、第193师、第20师、第91师各部与攻城日军展开激战，其中第20师和新42师伤亡逾半，但给日军以较大杀伤。日军以飞机、大炮和坦克的协同作战猛攻许昌，中方担任守城的为新编第29师一部两千余人，经过顽强抵抗以后，该师电台被毁，对外通讯断绝，工事亦多毁坏。 5月1日，许昌失陷，师长吕公良阵亡，团长以下军官伤亡三分之二以上。

许昌的失陷，不仅使中方失去了对豫中平原中心地区和水陆交通枢纽的控制，更重要的是彻底打破了汤恩伯侧击日军的计划。 据蒋介石“守许昌之师，应尽力支持，以吸引、牵制敌之兵力”的指示，汤恩伯急令李仙洲率第28集团军两个军约1万人向襄城、禹县方面移动，攻击日军的侧翼。但这支机动部队同样被日军打垮，在颖桥争夺战中，日军动用了步骑七八千人，火炮20多门，汽车200余辆和坦克25辆，李仙洲部终于不支后退。这样一来，汤恩伯的侧击计划亦告失败。

5月1日，蒋介石指示汤恩伯兵团：“应集中全力（第12军、第13军、第29军、第85军、暂15军、第78军等）使用于禹县附近，与敌决战”。汤恩伯遂于次日开始重新调配部队：（一）南兵团方面：第12军长贺粹之指挥暂55、第81师集结于郏县、宝丰地区；第87军长赖汝雄指挥第22师、新43师向襄城推进；第89军长顾锡九率领新1师、骑2师集结于漯河、郾城；第22师仍在颖桥拒止进犯之敌。（二）北兵团方面：石觉第13军主力集结于白沙、告成地区；吴绍周第85军将登封、临汝阵地的守备任务交韩锡侯第9军接替后，集结登封； 马励武第29军固守禹县，新编第29师固守许昌。

中方战略上的这一变更，迫使日军也修改了其作战计划。日军原来的战略设想，是在攻占郾城后以主力向右实行大迂回，包围并歼灭第1战区汤恩伯的主力部队。中方部署改变以后，日华北方面军参谋部认为： “此种情况对于日第12军由郾城迂回，肯定不能形成有利的战略形势。为了迅速控制登封附近重庆军主力的退路——临汝平地，必须将第12军主力集中指向该方向，方能围歼第13军为中心的汤军主力。

因此，第12军攻下许昌，即应迅速向右迂回”。自5月1日起，日方第12军主力便以许昌为轴心开始面向西北的大迂回攻势。同时，日方又派第27师团和第37师团的部分兵力继续南下，目标首先指向郾城，以图最终打通平汉线。与此次作战相呼应，中国派遣军又 “派第11军的部分兵力，由信阳方面北上，同时为了起牵制作用，命第13军部分兵力由蚌埠方面沿新黄河的泛区西岸，向颍州(阜阳)方面进行作战。铁道部队应于打通作战结束后，由南北两方面开始修复作业”。

守卫郾城的中方军队为第89军的新1师，城东周家口附近有何柱国第15集团军所辖的骑兵第3师。5月2日，四五千名日军在伪军和4架飞机及20余门大炮的配合下发起攻击。甫一接触，骑3师即阵亡连长以上军官40多人。次日，新1师守卫郾城以北三里庙的一连官兵全部战死。4日，日军开始以炮火攻城，新1师第3团副团长牺牲。5日中午，日军冲进东关，随即占领全城。是役，日军伤亡150人，伪军数百， 守军官兵伤亡及被俘者自副军长、参谋长以下500余人。

在平汉路以东地区，为配合平汉路正面的进攻，日军第13军将司令部由上海移到蚌埠，同时令第65师团配备兵力发动进攻，以牵制平汉路东的陈大庆第19集团军及何柱国第15集团军所部，打击的重点是前者。4月24日，日军首先由安徽寿县方面沿淮河西进，发动攻击，前后投入的兵力为两个步兵独立大队计3000余人，骑兵300余，伪军数千人也加入了战斗行列，另有飞机、汽船和山炮配置。中方迎击部队为廖运泽骑兵第2军(欠骑3师)、骑3师(欠一团)、暂30师(欠一团)及一些地方武装，以廖运泽为指挥官。

与日军首先交火的是一些地方部队，虽也予日军一定杀伤，但战斗力十分有限，日军遂长驱直入。27日，马步康率骑8师3个团兵力分左右两翼攻击当面之敌，但在敌飞机和大炮的攻击下，骑兵阵势大乱，损失惨重，颍上等重镇亦告丢失。此后，骑8师多次与日军交战，双方损失数以百计，其中尤以十八里铺等地的战斗最为激烈。5月2日，日军以步兵1500余人分3路进攻，中国守军阵地全部被毁，被迫弃守。下午起，骑8师组织反攻，复又夺回，但旋即再度告失。5日上午，日军沿沙河右岸和阜(阳)颍（上）公路同时西犯，骑8师副师长卢广伟战死，中方被迫退出战场。日军继续西犯，并与其他中国军队有小规模战事发生。郾城等地既已占领，作战目的达到，这支日军便于7日停止攻击而开始后撤。

事实上，这些日军的牵制作用并“无多大效果”，中国派遣军总司令畑俊六在日记中记载： “这是由于新四军在淮阴地区的积极活动大大牵制了我军的结果。”

在平汉路正面，攻下郾城的日军以第27师团为主力继续南下，当晚攻下遂平，此后再未遇到抵抗，9日与信阳方面北上的一支日军在确山会师，最终完成了打通平汉线的计划。

以围歼汤恩伯军主力为目标的日军第12军主力，在攻占许昌后即开始向西迂回，攻击目标指向郏县地区，首当其冲的是禹县和襄城。

攻击禹县之敌以第62师团为主力。5月2日夜，日军主力对禹县进行了包围攻击，守军为马励武第29军所属第91、第193师和顾锡九第89军所属第20师所部3万余人，他们在无量庙、蜘蛛山（禹县北卅里）、楚河铺、郭濂街一线以迫击炮等火力猛烈狙击日军。 “楚河铺敌四五千，战车十余辆，炮十余门；郭濂街敌三四千，战车八辆，炮八门；无量庙敌二三千，共敌万余，战车二十余辆，会攻禹县”。中国守军的山地防御阵地丧失后，又利用村庄的土墙顽强抵抗，最终不敌日军炽烈的炮火。在万余日军和20多辆战车的攻击下，禹县于5月3日失守。这就打破了汤恩伯军要在禹县一带与敌决战的计划。

同时，日军独立混成第7旅团主力和第37师团一部于对汤军南兵团据守的襄城一带实施猛攻。5月2日， “敌七八千，战车二十五辆，炮二十门，向我襄城猛攻。”4日凌晨，日军占领该城。

在攻打禹县的同时，日军坦克第3师团进攻郏县， “敌战车七八十辆，至午增至百余辆，与我第八十一师激战”。为了缓解郏县的压力，第29军一部，新编43师和暂编55师先后从东北、东南和西南三面出击，以策应守城部队，但日机10余架飞来轰炸，第81师伤亡惨重，当晚向宝丰一线退却。次日晨，日军占领郏县。

5月2日晚，日军第110师团由密县出发， 意图对驻守登封附近的石觉第13军发起攻击。华北日军指挥官认为 “登封设有汤军的核心第31集团军司令王仲廉的司令部，在登封附近集结北兵团部队7万人”。但刘戡兵团第9军已于5月3日全面接替登封防务， 第31集团军总部和第13军以及第89军均撤往山区。从5月4日开始，第110师团向韩村、于村、石羊关（大金店东、白沙西北）等外围阵地猛攻，并占领告成。

占领郏县后，日军除坦克第3师团外，第37师团主力、骑兵第4旅团都加入向宝丰、临汝平地攻击行动。5月3日，汤恩伯曾计划以有力部队在临汝附近与敌决战，“着第47师、第85军、第13军担任临汝方面守备”，第89军亦以主力开临汝。但只有第85军于夜间到达了临汝以北的山地， 余“均未实现”。次日，日军以正面牵制，迂回侧背的战术占领临汝城。汤恩伯的临汝决战计划不仅又告落空，而且其所部主力第13、第29、第85军等部约60000人亦被包围在东西（禹城—临汝）60公里，南北（登封北侧—郏县）70公里，外围约180公里的狭小地域内。只是由于伏牛山起伏的山峦使日军机械化部队运动不便，才避免了被围歼的厄运。

攻占临汝的日军坦克部队，为了不给中方军队以喘息的时间，继续沿临汝镇—白沙—龙门街—洛阳的路线疾进。突破各次抵抗之后，于5日开始兵分3路实施攻击：“一路千余，战车及装甲车百五六十辆，犯我东龙门山之杨沟寨，迄七○五○高地之线。一路五千余，战车六十余辆，犯我西龙门山。另一路步、骑兵千余，战车三十余辆，渡过伊河西岸”。在刘戡指挥下，中国军队的抵抗较为顽强，经过3次白刃战后，日军伤亡惨重，战车被毁数十辆。7日拂晓，第85师在龙门方面突然发起反击，克复了7050高地。日军旋即反攻，在重炮和飞机轰炸下， “7050高地尽被轰毁”。杨沟寨阵地失陷后，该师派百余名敢死队争夺，最后伤亡殆尽。当天，该师长被炸伤，两名团长相继失踪，步兵仅剩200余名， 阵地遂告不守，龙门一带尽入敌手。

龙门一带激战方殷，日军独立混成第7旅团又向鲁山发起猛攻，该处守军新编43师阵地部署尚未就绪，就已遭到日军步骑兵2000余的猛烈攻击。7日，该城被占领。日军随即兵临下汤，该处为通向伏牛山脉的唯一交通线，位置十分重要，第1战区在此储备有大量的粮食、弹药。防守下汤及附近阵地的中国军队在名义上有5个师， “但新42师经新郑、襄城诸役之损失不足两个营，新43师经宝丰战役后不足五个营，新29师、暂27师均仅千余人，其中战斗兵不足半数，新44师人数较充足，但装备甚劣……”下汤既陷，这支日军继续西进。及至月底，新42师官兵伤亡殆尽， 新44师仅在四棵树一处的争夺战中就伤亡团长以下官兵200余人。

至5月上旬，自许昌向西迂回的日军实际上并未达到围歼汤恩伯部主力的目的。中国军队一般是稍经接触就告退却或溃散，日军无法捕捉围歼。特别是当敌坦克师团主力攻占龙门等地后，更使中国军队溃散的速度加快。需要指出的是：日军第12军并不满意坦克师团对龙门一带的匆忙攻击，认为这多少破坏了围歼汤恩伯军主力的计划。在既成事实面前，第12军仍将主要目标放在打击中国军队的主力上。而华北方面军和大本营方面则对第12军的计划很不满意，要求以主力攻克重镇洛阳，意欲在太平洋、缅甸诸地战局急剧恶化的情况下借此提高士气， 东条英机亦“希望迅速攻克洛阳”。

这时，河南战场上没有遭受重大打击的中国军队，多集中在洛阳一带。以洛阳为中心集结有第4、第14、第39集团军的4个军共6个师，但其编制大多残缺不全。此外，第12、第13、第29、第85等军也由南方山地向宜阳一带开来，以期对日军进行侧击，掩护洛阳的守城部队。汤恩伯于是调整部署，除令第15军军长武庭麟率第64、第65及第14军之第94师坚守洛阳外，刘戡指挥第14军（欠第94师）、暂4军等部队向占领东龙门山之日军展开攻势；孙蔚如第4集团军及第9军在原阵地尽力支持；第13军、第85军迅速由临汝方面尾击窜犯龙门之敌，以图在洛阳附近夹击日军。

但日军的华北方面军却于5月10日下达规模更大的攻击命令，即以东、西、南三方面的互相呼应，“围歼第1战区军，进而攻击洛阳”，具体部署是：第12军应以主力迅速向宜阳、新安方面挺进，进入洛阳西北方；第1军应迅速渡过黄河，向洛阳方面挺进； 野副兵团应击溃洛阳以北的重庆军，向新安方面挺进。

按照这一作战计划，驻扎在山西的日军第1军最先采取行动。该军要抽出一部在垣曲附近渡过黄河，“切断陇海路，支持第12军主力作战”，这是“一号作战”计划事先部署好的。执行该计划的是由第69师团12个步兵大队组成的基干兵团(称为天兵团)。在经过周密的准备之后，天兵团于5月9日夜间分由垣曲正面、河堤村和白浪村3处渡过黄河，并在白浪渡口架起浮桥，仅此一处就渡过步骑3000余，山炮10门。

中方河防部队素质既差， 河防工事又因“每于大风过后则大半为流沙淹没”，作用有限，但守备部队仍以步、机枪和迫击炮火力进行了抵抗。日军的渡船有的为炮弹炸翻，伤亡近50人，一度中止了渡河。日军大部队突破河防后于次日完成集结，随即分兵向渑池、英豪一带进击，意图截断陇海铁路，阻止陕西的中国军队支援洛阳。天兵团于5月12日占领渑池后，陇海路被彻底切断。日军从中国的军需列车上掳获了大批武器弹药和被服器具。该部日军随即 “越过渑池分3股：一股沿陇海路东窜；一股向宜阳方面窜扰；一股沿陇海路西进”。

山西日军南渡黄河，使中国军队要在洛阳一带夹击日军的计划完全破灭，加之龙门高地的丧失和汤恩伯军在洛阳西侧运动迟缓，使得集结在洛阳、偃师平原准备夹击日军的第1战区主力部队反而遭到来自东、西、南三面日军的夹击。惊慌之中，中国军队各主力先向洛河河谷和洛宁方面退去，洛阳成了一座孤城。

第一战区在洛阳城郊的防守以陇海铁路为界，划分成南北两部分。城北以上清宫和白马坡为中心，利用壕沟修筑了反坦克壕和混凝土火力点。城南也修有反坦克壕和混凝土火力点。城内更构筑了许多碉堡。所有工事之间都用地道联通，形成了较为坚固的防御阵地。1944年3月，又有美军顾问前来指导工事的完善，充分利用山坡、悬崖、壕沟以及房屋，修筑枪眼，并以混凝土或砖石构筑隐蔽的火力点，用散兵壕、交通沟或地道连接各阵地，地面还铺设了铁丝网。城内守军有14000人，其具体部署是：第64师防守西工区，第65师防守邙岭区，第94师守城防区。5月8日，蒋介石两次以电话指示洛阳守军：“

（一）洛阳及其附近各守备部队，应死守各该地区十至十五日。

（二）洛阳城防部队，应准备充分电台。

（三）洛阳应多囤粮弹，并注意巷战设备。

（四）洛阳城防部队，应注意陆、空联络，我飞机飞抵洛阳时，必在上空盘旋三匝，飞行特低。”

5月9日起，日军坦克师团主力的百余辆坦克，配以步、骑、炮兵2000余人，沿公路由龙门方面北进，分向安乐窝、茹家凹、桃园寨一线的中国守军警戒阵地进犯。另一股日军2000余人，战车五六十辆，由三山村附近渡河，向兴隆寨、七里河一线进犯，并于10日晨攻占之。

11日晨，日军对洛阳外围发动攻击，“敌战车、装甲车共四十余辆，掩护步兵千余，由林森桥东、西地区，分向我西工及南关进犯……另敌四五百，向五女冢、东陡沟进犯”。12日，“一时，七里河、兴隆寨敌，战车五、六十辆，步兵二千余，向我猛攻”，七里河一带的中国守军固守工事，与敌展开激战，双方仅距30米。“激战至拂晓，敌续增二千余，战车七八十辆向我猛扑”， 日军使用迂回侧背的战术，至次日凌晨占领七里河，但付出了伤亡大队长以下官兵近百名的代价。

同日，日军另一部在洛阳东南发起攻势，但中国守军以阵前埋设的地雷和猛烈的炮火使日军败下阵来。中国空军亦出动飞机轰炸日军阵地。天黑以后，日军将攻击重点放在西关，步兵、工兵在30辆坦克配合下，于13日午突入城西南角，但在守军炮火轰击下兵力无法展开。双方在西关一带展开巷战，逐屋争夺。处在二楼的守军为发挥火力，就将脚下的地板凿成窟窿，以手榴弹攻击一楼的日军，突进城内的日军仅一个大队，其中两名少尉战死，其他军官亦多数负伤。

中国军队退守至邙山南麓、史家屯一线。14日拂晓，日军发动总攻击，至20日，几乎每天都有激战发生。17日，日军在炮弹和烟幕弹的掩护下，以猛烈的攻势摧毁了中国守军在邙岭西部的阵地，中国军队退至岳村、史家沟、后沟之线。上清宫、西寺坡一带阵地在19日一天之内就遭到日军重炮和飞机的猛烈攻击，但守军阵地不失。西寺坡争夺战持续了四昼夜，直至21日夜，日军在战车的掩护下，再度向后沟迄上清宫、史家沟、西寺坡一线展开猛攻，中国军队主力才撤至洛阳城内。

23日，日第12军司令官内山英太郎亲赴洛阳城外，指挥攻城。24日13时，日军以第63师团和第3坦克师团为主力，对洛阳城发起总攻。日军“先以炮兵、飞机集中火力，向我西面城墙及东北城角轰击”，接着由步兵跟进突击。激战至当日下午，日步兵千余首先从西门及西北城角突入市区，东车站及其他方面也相继告失。不久，日军又分别由南门、东北角和北门突破进城。在炸毁了外壕和城墙之后，日军坦克车也冲进城内，随即到处展开激烈的巷战。天黑以后，守军以炽烈的机枪火力和手榴弹给日军以较大杀伤，但日军继续拼死进攻。到25日凌晨，日军又增派第110师团一部增援，凭借强大火力，在城内进行扫荡战，守军阵地悉被破坏，各处通信断绝，残兵遂由城墙东角撤出。25日8时30分，日军完全攻占洛阳城。