进入5月以来，军令部收到各方有关日军向武汉和鄂南、湘北大量调集兵力，即将进犯粤汉路的情报。军令部第二厅将各方情报整理分析后认为，自3月中旬至5月中旬，日军由长江下游上运的兵力约12万，由上游下运的兵力5万~6万，两相加减，武汉方面日军增加兵力6万~7万，计约3个师团。但徐永昌对日军的进攻能力仍估计不足。5月19日，徐永昌在回答蒋介石“豫战之后敌人的动向如何”之咨询时，认为日军无持久进攻力，其部队亦多为杂凑。
实际情况是，日军自3月底4月初即已着手制订“一号作战”之湘桂战役的作战计划。日军大本营鉴于其在太平洋战场日趋不利的局面，企望通过在中国大陆的作战来鼓舞日本国民的士气。据称日军“大本营极端期待此次将成为今年最出色的作战”。
为此，日军准备投入150个大队的兵力，比1938年进攻武汉时的140个大队的兵力更大。这些兵员中确有很多是只经过短期训练、缺乏实战经验的新编兵团，因过去熟悉对华作战的、具有较强战斗力的兵团大部分已被抽调赴太平洋和东南亚战场。但日军用了近两个月的时间作了反复、周密的策划和充分的作战准备。作战方案不仅包括总体作战计划的拟订，而且具体到每一战斗的方案细则的制订，包括兵力配置、作战进度、后方兵站、警备以及气候与地理环境等，均作了周详的考虑和部署。
相比之下，重庆方面虽知道日军在鄂南、湘北方面加紧调兵遣将，预料日军将要进犯粤汉路，但军令部对日军的攻势规模和作战部署没有进行充分的分析研究。蒋介石于5月中旬指示第九战区和第七战区司令长官积极准备，但只下达了一个简单的、提示性的手令，并未从其他战区抽调兵力，显然对日军即将发动的强大攻势估计不足。而负责制订作战计划的军令部亦未拟具出详细具体的应对方案。
直至会战打响十余日之后，军令部才拟出一个作战指导大纲来。驻守湖南的第九战区司令长官薛岳以为日军在前三次长沙战役接连受挫以后(第一次长沙会战：1939年9~10月;第二次长沙会战：1941年9~10月;第三次长沙会战：1941年12月~1942年1月。)一时不敢再谋取长沙，再则以为日军兵力因抽调太平洋和东南亚战场，在中国大陆力量薄弱，加之时值雨季，气候和湖南的地形不利于日军机械化部队作战，故而疏于防范。
5月26日，亦即日军发动湖南会战的当天，日军参谋总长东条英机向天皇上奏作战情况说：“随着我军作战准备的进展，敌方估计我将在岳州(今岳阳)、常德、宜昌以及浙赣地区，也发动进攻，因而试图加强各个阵地，但其原有兵力分散各方，未能认真采取对策。对于我方的进攻，尚未看到敌人从其它方面集中兵力的情况。据观察，目前敌方虽担心我今后作战将发展成大规模的进攻，但对我方的作战设想尚未能做出准确判断。”
重庆军事当局虽不像东条英机分析的那样没有觉察出日军的主攻方向，但低估了日军的作战能力和野心，因而未能采取积极的对策和进行充分的作战准备。
