此次日軍的計劃很狡猾。
日軍並沒有一開始就投入大量兵力，採用速戰速決的方法。因長衡會戰的目的是打通粵漢鐵路，同時殲滅第9戰區主力，這顯然不是速戰速決可以搞定的。
此次，日軍採用了持久戰的策略，一邊攻擊一邊修路，部隊穩步推進，以保證兵力和彈藥的充足，完全依靠實力優勢碾壓你。
同時，就兵力使用上，開始投入幾個師團。這不是日軍沒有兵力，而是做出假象，似乎自己總兵力並不多，誘惑國軍主力北上在長沙或者衡陽地區同日軍決戰。
日軍認為，如果國軍發現敵人兵力雄厚，而放棄決戰主動轉移，日軍是很難追擊成功的。
國軍在自己國家作戰，熟悉地形，又有人民支持，日軍壓根就不可能完成殲滅第9戰區主力的任務。
佔領長沙以後，日軍認為國軍主力會在衡陽附近集結，那時候就迅速將36萬主力全部上陣。日軍以一部攻打衡陽，吸引國軍主力來營救，然後將這些營救的國軍合圍殲滅。
一旦第9戰區主力覆滅，那麼長衡會戰就等同於成功了。甚至隨後的桂柳會戰，國軍因沒有足夠兵力對抗，日軍會輕鬆獲勝。
可以說，日軍的計劃不但務實，而且極為狡詐。
那麼，國軍應該如何應對呢？
站在事後諸葛亮的角度，國軍應該放棄常衡地區的決戰，而把主力向桂柳地區轉移。
現在看來，常衡地區是守不住的，強行防禦也是徒增傷亡而已。
務實的方法是使用一部在長沙衡陽地區不斷作戰，消耗日軍實力。但主力除一部開赴湘西，防禦重慶的東大門以外，其餘部隊應該逐步推入廣西境內，在地形複雜的桂北和日軍決戰，將其擊潰。
這樣一來，日軍打通到越南的路上交通線的計劃就會失敗。同時國軍主力至少扼守廣西、湖南西部，以保證重慶的安全。這兩個地區都是地形非常複雜的地區，如果有重兵防禦不難守住。
只是，這一切都是薩沙事後胡想而已。在當年來看，這種方法絕對不可行。
由於日軍有效的隱藏自己實力，國軍壓根就不知道日軍參戰的規模，只是知道日軍兵力比以往雄厚的多。
那麼，誰能輕易放棄長沙甚至衡陽，放棄已經勝利過3次的湖南地區呢？絕對不可能的。
其次，即便能夠不守長沙，顯然衡陽是必須防禦的。
衡陽的位置非常重要，是湖南省南部重要的樞紐。一旦衡陽丟失，不但湖南全省會被日軍控制大半，連周邊的江西、廣東、廣西、貴州都會受到日軍的極大威脅。日軍從衡陽出發，可以任何攻擊國軍這四個省份。
況且，衡陽一線地形比長沙要複雜，周邊也多是山地，衡陽城內修建堅固的防禦工事。如果要在湖南省決戰，衡陽就是比較適合的地區。
退一步說，即便衡陽不適合防禦，但衡陽也絕對不能輕易放棄丟給日軍，必須守一守。
總之，在當年來看，國軍顯然是需要在衡陽地區和日軍拼一拼的。但站在我們的角度來說，國軍面對36萬日軍想要守住衡陽根本就不可能，更別說什麼反攻擊潰日軍攻勢。
所以，說來說去，長衡會戰國軍是不可能取勝的。
整個豫湘桂會戰，豫中會戰和長衡會戰還沒開戰就必然失敗，主要是敵我力量過於懸殊，沒有辦法獲勝。
好了，我們再說一些別的。
日軍對於長衡會戰是非常慎重的，進攻計劃修改過多次。
最初的計劃是11軍高級參謀武居清太郎大佐所制定，是第一期佔領長沙計劃，其主要內容為：
1.為欺騙在恩施的第6戰區和在長沙的第9戰區，各攻擊師團皆偽集於長江北岸荊州、沙市、郝穴、監利地區，作出擬將進攻第6戰區常德之姿態。
2.攻擊發起前、急速從岳陽以北地區渡至長江以南，作攻擊準備和進行攻擊。
3.軍主力沿湘江以東，集中攻向長沙、殲滅第9戰區部隊，另以有力一部在長沙以南至湘江以西地區，擊潰向長沙增援的第6戰區部隊。
4.佔領長沙后，對其以北、湘江以東地區，由各部隊分別擔任警備，以確保軍主力後方之安定。各師團抽出兩至三個大隊，每駐屯點以一到一個半大隊為宜。
5.對湘江以東的幕阜山、九嶺山地區守軍重兵，從側面予以擊潰，並進行對衡陽地區的作戰準備。
這個計劃中規中矩，基本是依靠實力的全方面碾壓，受到11軍司令官橫山勇的認可。
但計劃傳到日本軍部，軍部則極為不滿意。
軍部認為目前橫山勇有高達36萬大軍，佔領長沙應該是很輕鬆的。所以，日軍第一期的目標根本不是佔領長沙，而是應該佔領衡陽。
但因橫山勇之前在常德會戰出了個大洋相，此次不敢把話說滿，只是考慮先佔領長沙。
常德會戰中，橫山勇曾經多次吹牛說佔領常德很輕鬆。結果佔領常德以後，畑俊六和日本軍部相信橫山勇的話，為了後續的豫湘桂會戰，讓他不要放棄常德，必須死守。
其實此時橫山勇部隊已經疲憊不堪，傷亡高達1萬多人，僅僅一個常德就血戰了20多天。
橫山勇的彈藥匱乏，補給斷絕，其實已經無力繼續留在常德，不然自己都要完蛋。
萬般無奈之下，橫山勇承認自己的是在吹牛，迅速從常德撤退。
有了前車之鑒，此次橫山勇就不敢把話說滿。
沒想到，日本軍部認為橫山勇懦弱，竟然將上報計劃且不同意修改的11軍高級參謀武居清太郎大佐解職，由3月23日調關東軍駐牡丹江掖河的喜多誠一中將第1方面軍的高級參謀島貫武治大佐到11軍接替。
橫山勇對軍部的行為極為惱怒，明白這是敲山震虎，也只能忍了。
島貫武治大佐上任以後，立即修改了計劃。具體為：
（一）作戰開始時，將8個師團中的5個師團並列為第一線，從華容，岳陽、崇陽地區展開，即湘江以西為第40師團，湘江以東為第116、第68、第3、第13師團。
考慮到東部幕阜、九嶺山區，將有激烈的作戰，故將主力第3、第13師團位於東部、且將第13師團位於東部最外方。
此時第二線3個師團的集結地區為：58師團集結於長江北岸監利、郝穴，34師團集結於蒲圻縣附近趙李橋、羊樓洞鎮一帶，27師團集結於蒲圻以北鐵路沿線地區。
（二）於5月27日或28日，第一線5個師團向沅江、新牆河、崇陽以南地區發起進攻，擊潰當面守軍向南突進。
對第6戰區、以獨立混成第17旅團、獨立步兵第5旅團各一部及第116師團之步兵第109聯隊，位於江陵長江以南的松滋河一線進行牽制，以掩護軍右冀（西側）。
第二線師團，除使用於決戰之外，擔任對新佔領地區的小股中央軍掃蕩和修整道路。
（三）擊潰汩羅江附近的守軍后，即向撈刀河一線追擊，作向守軍主要防禦線的寧鄉、長沙、瀏陽攻擊準備。
進攻長沙時，為控制其西部之制高點，以34師團攻佔嶽麓山、策應58師團攻佔長沙。
中央軍將利用東部山區向瀏陽方面進行側擊，因此第3師團應對該地的西北、第13師團應對該地的東南方向進行包圍攻擊。
第40師團攻佔沅江地區后，從湘江以西經益陽、寧鄉、南進以阻止第6戰區部隊的增援。
（四）擊潰瀏陽河一線中央軍之後，軍以一部急速向衡陽突進並予以佔領，主力則在該地區之東方、南方、西方，尋找集結之中央軍作戰。
進攻衡陽，須特別注意進攻速度，因此，參加進攻炮兵、戰車、鐵道等部隊、應快速前進。進攻時，應予以急襲和強攻。
可以看到，島貫武治大佐的這個計劃很有水平。不但吸收了前三次長沙會戰失敗的種種要點，還相當的務實。
開始，日軍只出動5個師團進攻，以迷惑國軍似乎日軍參戰兵力不多，誘惑國軍在長沙或者衡陽同日軍決戰。
然後，日軍沒有採用第二次長沙會戰那種只用一路突破的戰術，因為這個不可能獲勝，而採用了四面合圍包抄的方法，以試圖合圍國軍。
還有，攻打長沙時，吸取第三次慘敗的教訓，首先打嶽麓山而不是長沙城。
最後，佔領長沙不是目標，目標是將國軍吸引到衡陽地區，然後一舉合圍殲滅，同時佔領衡陽城。
這個計劃很不錯，所以各方面都比較滿意。
4月底，首先是11軍司令橫山勇表示滿意，然後侵華日軍總司令畑俊六也表示認可，日本軍部也沒有發表反對意見。
此次長衡會戰的規模龐大，除了第11軍以外，其餘日軍也需要參戰牽制。
第9戰區的東側是廣東余漢謀的第4戰區，必須由日本第23軍給予對付。
同時，第23軍還必須協同第11軍參加後期的桂柳會戰。
4月25日，駐廣州敵第23軍的作戰主任參謀高橋滉中佐到達漢口，與第11軍司令部就其在廣州地區牽制韶關第4戰區兵力和策應第11軍進攻桂林、柳州的作戰構想，進行了聯繫，23軍之作戰構想為：
（一）作戰兵力：第22師團（由浙江金華經海上至廣州）、第104師團、獨立混成第22旅團、獨立混成第23旅團。
（二）預計與中央軍作戰之主要部隊為第31軍、第46軍（均屬夏威的第16集團軍）。
（三）作戰第一期：6月下旬以第22師團之一個聯隊、在北江西岸地區作戰，以策應第11軍。
（四）作戰第二期：7月末以第104師團在西江以北、第22師團、獨立混成第22旅團在西江以南攻向梧州；獨立混成第23旅團，由雷州半島之遂溪，攻向以北廣西省平南縣之丹竹。
作戰時間，預定為3周。
9月初進行柳州作戰，以第22師團、第104師團攻向柳州，以獨立混成第22旅團攻向柳州西南地區，獨立混成第23旅團，擔任柳州西南來賓與遷江方向之掩護。
（五）作戰第三期，以一部攻向南寧。
（六）對丹竹及柳州，預定使用挺進部隊。
同時，第9戰區的東側北部則是顧祝同的第3戰區。因為距離接近，隨時可以給予支援。
這個必須由上海的日軍第13軍給予牽制。
上海永津佐比重的第13軍，為策應湘、桂作戰，牽制顧祝同第3戰區之兵力，其作戰計劃為：以內田孝行中將第70師團，指揮8個步兵大隊，從金華向西沿浙贛鐵路攻佔至衢州地區。
除此以外，對於另外的李宗仁第5戰區和孫連仲第6戰區，日軍都有牽制的兵力。其中第5戰區經過多次大戰，實力薄弱，威脅相對較小。但孫連仲第6戰區威脅較大，而且難以有效牽制。不過因第6戰區剛剛經歷過常德會戰，部隊傷亡非常大，恐怕也提供不了太大的幫助。
日軍對於長衡會戰準備是非常齊備的。
4月底，橫山勇多次召集高級軍官開會，商討進攻的細節問題。
橫山勇提出了幾點：
（一）關於此次作戰之重要性。目前在廣大之大東亞戰場上，能立即取得主動地位的，唯有在第11軍當面。帝國朝野對本作戰之關心和期待，原因亦即在此。由於本軍擔任這一重要任務，所以深感光榮和責任重大。
（二）關於殲滅戰。正如古來戰史所教導的，為完成遠距離之大規模作戰任務，不能不依靠殲滅戰。對中國大陸以往都限於要點進攻，而缺乏殲滅戰之指導。此次作戰與以往之短時期、短距離、及時返回之打法完全不同，因此要努力增強兵團之戰鬥力，保持統帥機關對殲滅戰之強力指導。
（三）關於與其它部隊之協同。此次須與其它部隊協同作戰，因此應貫徹武士之道義，完成作戰任務。
（四）大和精神，它能約束上下、左右。為了完成大規模作戰，貫徹此一精神就更為重要。
到了5月初，一切已經準備完善。根據計劃，第11軍主力南下作戰，留下的部隊編組為武漢防衛軍，包括第39師團（防禦被國軍包圍的宜昌，不能移動）
獨立混成第17旅團防守岳陽；
獨立步兵第5旅團防守沙市、荊門；
獨立步兵第7旅團防守南昌；
獨立步兵第11旅團防守信陽；
獨立步兵第12旅團防守咸寧；
第5野戰補充隊防守武漢；
第9野戰補充隊防守九江；
第10野戰補充隊防守應城。
第一階段，日軍計劃使用8個師團，其中攻打長沙之前使用5個師團，分別是第40，第116，第68，第3和第13師團。攻打長沙時和攻打衡陽隨時增援另外3個師團，包括第34師團、第58師團、第27師團，以及獨立步兵第5旅團、獨立混成第17旅團。
保守估計，日軍此時使用的兵力也接近30萬人，相當可怕。
計劃定於月底發動進攻，各部在25日已經集結完畢，橫山勇將11軍指揮部在23日推進到蒲圻縣（今天叫做赤壁市）。
一場抗戰歷史上規模空前的大戰，就要爆發了。