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日军占领九江后，即以此作为前进基地，积极进行进攻武汉的准备。一方面以一部兵力扩大集结地域，并加紧向九江、合肥地区集中兵力；一方面以陆、海军航空兵近400架飞机，连续轰炸武汉、南昌、长沙等战略要地和空军基地，并寻找中国空军及苏联空军志愿队进行空战，企图夺取武汉地区制空权，为进攻武汉创造有利形势。
为了使陆、海军航空兵协同作战，“华中派遣军”司令官畑俊六和“中国方面舰队”司令官及川古志郎于7月底商定，陆、海军航空兵共同打击中国空军和轰炸中国各战略要地；但陆军航空兵主要支援第11军和第2军的陆上作战，海军航空兵主要支援“中国方面舰队”及与其协同的陆军溯江进攻作战。
8月中旬，日军第2军已有第10、第13两个师团集结于合肥地区，第11军已有四个师团、一个旅团集结于九江地区。其中第6师团在黄梅附近，第106师团在九江以南的沙河、南昌铺以南一带，波田支队在九江以西的乌龟山附近，第101师团在九江东南的星子以北地区，第9师团先头部队和冈村宁次的第11军指挥所也已到达九江。
陆军航空兵三个飞行团分别位于合肥、安庆、南京等航空基地。海军航空兵陆基机队均已进至安庆、九江前进机场，舰载机队和水上机队部署于长江中下游。
为了保障进攻武汉的作战顺利实施，第2军司令官东久迩宫和第11军司令官冈村宁次根据“华中派遣军”司令部指示，先后于8月16日和20日，给所属各师团下达了使用毒气的命令。规定“特种烟”（窒息性毒气）的使用，以局部使用为原则，但根据情况，也可以有计划地大规模集中使用。事实上日军早已多次使用毒气，此命令下达后使用更加频繁。
使用窒息性毒气违反国际公法，为掩盖真相，日军改称“特种烟”，并要求将“特种烟”与催泪性毒气混合使用。
由于进攻武汉的兵力大部分已进入前进基地，日本大本营于8月22日，下达了进攻武汉的第188号“大陆令”、第135号“大海令”和第250号“大陆指”指示。
其主要内容是：“华中派遣军”与“中国方面舰队”协同，进攻并占据汉口及其附近要地。攻占后应力求紧缩占据区。“华北方面军”应策应“华中派遣军”作战，努力牵制中**队。“华中派遣军进攻武汉的作战，不得超越信阳、岳州（岳阳）、南昌附近；华北方面军不得超越黄河及黄泛区进行作战。”
当天下午3时，“华中派遣军”下达了进攻武汉的命令：
（1）令第11军在海军配合下，沿长江两岸进攻武汉。主力置于长江以南，从咸宁、贺胜桥地区切断粤汉铁路，由南面向武汉迂回；以一部向德安、永修进攻，相机占领南昌。
（2）令第2军主力从大别山北麓经六安、固始、潢川、罗山进攻信阳，尔后沿平汉路及其以西地区南下，从北面、西面迂回，包围武汉；以一部从商城南下，横越大别山进至麻城地区，由东北方向策应沿江进攻部队之作战。
（3）令航空兵团以主力支援第11军，以一部支援第2军；并预定8月27日开始进攻。与其同时，“中国方面舰队”向所属部队下达了进攻武汉的“w”作战命令。
日军第11军、第2军及航空兵团根据“华中派遣军”的命令，各自制订了作战方案。
第11军方案是：第6师团与海军配合，沿长江北岸的广济、蕲春、浠水、上巴河、新洲，经靠山店攻占汉口；波田支队与海军配合，沿长江南岸，由瑞昌经阳新、白沙、大冶、鄂城、葛店、鲁港攻占武昌；第9、第27师团并列由瑞昌、阳新地区西进，经三溪口、坳下、担山之线及其以南地区，攻占贺胜桥、咸宁、汀泗桥铁路沿线地区，切断粤汉铁路，以阻止中**队向武汉增援或向南撤退；第101师团经庐山以东，第106师团经庐山以西，沿南浔路经德安、永修攻占南昌。
航空兵团决定以驻合肥第1飞行团直接支援第2军作战；驻九江对岸二套口的第2飞行团和驻南京的第4飞行团，直接支援第11军作战。