而徐永昌主張于粵漢路節節抵抗，一方面是激于義憤，同時也有他的戰略考量。

據6月3日徐永昌日記，軍事委員會內部多數認為日軍的戰略意圖是欲打通平漢、粵漢至湘桂線迄鎮南關。而徐永昌對日軍欲打通大陸交通線、摧毀西南空軍基地的說法不以為然。他判斷日軍的企圖是“欲打擊我之野戰軍，杜我反攻或轉用”，認為日軍的進退程度，全視國軍的反擊力度如何。如前所述，打擊重慶國軍與打通大陸交通線、摧毀西南空軍基地，均是日軍“一號作戰”的戰略意圖。徐永昌之所以對日軍打通大陸交通線的企圖認識不清，乃因為他低估了日軍的作戰能力。他認為日軍“欲攻犯兩路或三路而確保之，恐彼亦不易抽出如此巨大兵力”。

鑒于第一戰區蔣鼎文和湯恩伯在北戰場抵抗不力，迅速敗退，已引起國內輿論的紛紛指責和國際輿論的譏評，徐永昌認為，若粵漢線也不戰而退，“抗戰前途尚堪問乎？”徐的主張得到了蔣介石的認可。

日軍欲打通粵漢路和湘桂路，有三個要地必須攻克，即長沙、衡陽、桂林。按當時中國戰區的劃分，鄂南、湖南為第九戰區，司令長官是薛岳；廣西為第四戰區，司令長官是張發奎；廣東為第七戰區，司令長官是余漢謀；鄂西為第六戰區，司令長官是孫連仲。這四個戰區中，第九和第四戰區是此次湘桂戰役的正面戰場；第七及第六戰區處于戰場邊緣。

日軍預定的作戰路線是穿過第九戰區的西側，然后沖向第四戰區的中樞，以第九、第四戰區國軍為主敵。日軍在制訂作戰計劃時考慮到：“攻克長沙是這次作戰的關鍵，自應全力以赴。但我方此次的兵力比前幾次作戰都大得多，長沙一舉可破。因此，戰局的關鍵乃在于衡陽長沙之間敵軍進行側攻時的決戰，估計攻下長沙后不致立即出現側攻，而在進攻衡陽時，當前重慶軍將會全力展開。”日軍預測，衡陽地區位于國軍第九、第六、第四、第七4個戰區之間，主要決戰肯定將在其周圍進行。

日軍從一開始就動用強大兵力，第一線部署5個師團并列于湘北、鄂南之華容、岳陽、崇陽一線，另以3個師團部署于第二線監利、蒲圻和崇陽一線，共約15萬人。5月26、27日，日軍兵分三路南攻：右翼渡洞庭湖趨沅江、益陽；左翼從通城分趨平江、渣津；中央沿粵漢路向汨羅江推進。日軍號稱在東西約120公里、縱深約50公里的地區展開規模宏大的野戰。