徐州会战进行期间，国民政府军事委员会根据当时的情况及未来可能的发展，判断日军“最近之企图，在先求打通津浦线已甚显然，惟敌人打通津浦线后，当以郑州及武汉为其作战目标”。同时，还判断日军“侵袭郑州及武汉之路线”，可能性最大的力“沿陇海线西进图取郑州，以断我平汉线之连络，同时安阳方面之敌沿平汉线南下，以夹击黄河北岸之我军”。因而，在1938年5月1日，制定了《国军作战指导方案》，决心“以阻止敌打通津浦路之目的，在鲁南集结相当限度的兵力，行攻势防御，但敌如由国内大举增援至兵力绝对优势时，刚应避免决战，逐次抵抗，以消耗敌之战力。同时在武汉及郑州以西集结兵力，准备诱敌深入与之决战”。并决定“集中20个师以上兵力于武汉外围及核心”，“集中约15个师于陇海路郑州以西地区”。
1938年5月19日徐州失守后，第五战区部队先后与日军脱离接触，转移至安徽、苏北等地。日本大本营认为徐州会战基本结束，为“扩大徐州会战的战果，要求侵华日军停止于兰封（今兰考）、归德（即商丘）、永城、蒙城联结线以东”。其实，华北方面军早在进入徐州的19日夜，就已下达了向西扩张战果的追击命令，令第2军进占商丘、永城一带，令第1军第14师团协助第2军进攻商丘。第2军部署第16师团配属混成第3旅进攻商丘，部署第10师团配属混成第13旅进攻永城。但是第1军没有按照方面军的命令行动。早在16日，方面军就曾令第14师团向商丘方向前进，协助第2军攻击商丘。这是第二次重申，第1军依然命令第14师团进攻兰封。此时，正与中国第一战区宋希濂之第87军在内黄附近激战。第一战区司令长官程潜，为将突出的日军第14师团歼灭于内黄、仪封、民权之间，命第29军团军团长李汉魂指挥第74军、第64军第155师为东路军，由而丘西进；命第27军军长桂永清指挥第71军为西路军，由兰封东进；命第3集团军孙桐萱部及第20集团军商震部为北路军，在定淘、菏泽，东明、考城（今兰考东北烟阳）附近，切断日军退注黄河北岸的通路；同时，令第8军军长黄杰指挥第8军、第64军第187师及第24师等部，坚守砀山、商丘，阻止由徐州沿陇海路西进的日军。
5月21日，第一战区部队开始向日军第14师团发动进攻。经激烈战斗，第74军第51师及第71军第88师1个旅收复内黄；第71军第87师收复仪封。5月23日，第71军及第74军又夺回西毛姑寨、杨楼、和楼等村庄，给日军以沉重打击。日军第14师团集中力量向杨堌集、双塔集地区攻击。第27军阵地被突破，桂永清率领所属部队退向开封、杞县，令第88师接替第106师防守兰封。而第88师师长龙慕韩在桂永清退走后，亦于23日夜擅自弃城逃走，致日军于24日不战而占领陇海路上的战略要点兰封。此时，据守砀山的第8军第102师在日军猛攻下，师长柏辉章下令放弃阵地西逃。日军第16师团于24日占领砀山。
军事委员会对兰封的轻易失陷，大为震惊。蒋介石于24日电令第一战区，命第19集团军总司令薛岳指挥俞济时第74军、李汉魂第64军、宋希濂第71军、桂永清第27军，由东向西；命第17军团长胡宗南由西向东，包围兰封、罗王寨、三义集、曲兴集一带的日军第14师团，于25日开始进攻。同时，还告诫各军将领：“此次兰封会战，关系整个抗日战局，胡、李、俞、桂、宋各军，应遵照薛总司令所示任务，务于本月25日午后6时30分全线总攻，务须于明26日拂晓前将兰封、三叉集、兰封口、陈留口、曲兴集、罗王寨地区间之敌歼灭。如有畏缩不前，攻击不力者，按律严惩。”
5月25日，薛岳指挥豫东兵团对日军第14师团发起猛攻。当晚，第71军夺回兰封车站。26日，第74军夺回罗王车站，第71军猛攻兰封外围日军阵地。27日，第64军攻占罗王寨，第71军扫清外围据点，收复兰封。日军第27旅团残部逃去三义寨。罗王车站和兰封的收复，使陇海路恢复了通车，被隔离于商丘附近的42列满载物资的火车遂得以撤至郑州。日军第14师团被豫东兵团压缩、包围于三义寨附近。但当日军于28日向第27军阵地反击时，桂永清又一次“独断命令各部队向杨堌集、红庙间地区转移阵地，沿途抛弃无线电机及武器、弹药，情形颇为混乱”。
军委会对豫东各部队未能在限期内攻歼兰封附近日军和第一战区的部署有所不满。5月28日，蒋介石下达手令：“兰封附近之敌，最多不过五、六千之数，而我以12师兵力围攻不克，不仅部队复杂，彼此推诿，溃败可虞，即使攻克，在战史上亦为一千古笑柄。务请毅然决心，速抽6师以上兵力在侧后方作总预备队，而指定李铁军、李汉魂、俞济时3军，负责扫清当面残敌。即使被敌突破数点，冲出包围圈外我可与之野战，则较为得计。此时东路敌军必于二、三日内向西急进，由周口直出许昌、郑州，则后方在在堪虞。若我军不早为计，则如此大兵群集于狭小区域，且左限黄河，歼灭甚易。希当机立断，即于本晚实施。一面整理阵线，一面抽调部队，以备万一。并以此意转薛伯灵（薛岳）、胡宗南，决心遵行，勿稍延误。”第一战区当即从东路军中抽出第87、第88，第155及第61师，由李汉魂指挥，星夜转移至杞县、太康作总预备队；令攻击三义寨地区日军第14师团的各军、师、由薛岳统一指挥，迅速调整阵线，并以有力一部，固守兰封附近国防工事，准备对东作战。
日军第10师团混成第3旅，5月28日，正向亳州、涡阳进攻中；第16师团及混成第13旅团，26日攻占虞城，同时向商丘外围阵地进攻。当夜，黄杰第8军退至商丘郊区一带。27日，程潜电令黄杰，务须死守商丘，在兰封地区日军被击歼前，不得放弃。但黄杰根本不执行战区司令长官的命令，竟于28日擅自率第40、第24师退向柳河、开封，将第187师留防朱集车站和商丘。29日拂晓，师长彭林生率第187师退走，商丘要点又为日军第16师团不战而占领。商丘的失守，严重地威胁了进攻日第14师团的薛岳军之侧背，第一战区被迫再一次调整部署。5月29日晚下达命令，令第102、第187师在睢县、宁陵附近占领阵地，竭力迟滞沿陇海路西进日军的前进；令第87师开太康、淮阳，第88
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