1944年9月3日，自郾城、漯河南下的日军第一一零师团下枝支队突破华军第廿一军第一四五师刘光瑜部的阻击，夺取了平汉路上要点遂平。

同日，第一一零师团上阪支队也从第廿一军第一四九师严啸虎部处夺取了上蔡县城，并沿着汝河一路杀向汝南方向。

9月4日，日军独立混成第五旅团在骑兵第四旅团的支援下夺取沈丘。

5日，该部日军又沿颍河攻至界首城下，太和、临泉及阜阳等地具受到威胁。

面对北线日军的疯狂反扑，华军冀豫战区调动第十一军团在确山、驻马店、汝南、平舆一线严防死守。

同时，第七军也在独立炮兵第廿三集群的配合下加紧攻打信阳外围阵地。

鄂豫皖战区也根据兰州的指令，一方面以第五十六军梁培璜部和河南回民抗敌总队刘万春部于界首、太和、临泉之线阻击日军独立混成第五旅团及骑兵第四旅团，另一方面又以第九集团军所属预备第八军龚渭清部3个师及集团军所属特务团、炮兵团一部西进潢川、息县，配合中央集团军群合围信阳、罗山之线的日军第三师团。

9月5日至9月10日间，华军南阳独立航空队对日军信阳外围阵地及驻马店、汝南前线的日军各部实施连续的广泛轰炸，有力的支援了华军一线地面部队的守备和进攻。

趁着北线日军被封堵在确山、汝南一线之际，9月11日，预八军所属预备第廿三师黄锡煊部经过血战攻入罗山城内。

日军第三师团所属步兵第六十八联队第1大队第2中队、第1大队炮兵小队、工兵第三联队第4中队、辎重兵第三联队第3中队第1小队、县宪兵队等罗山守敌，仅残余70余人，被迫困守在县政府和城内文庙做困兽之斗。

就在黄锡煊师抓紧时间歼灭残敌之际，同为预八军所属的预备第十七师黄鳌部越过浉河与越过信北淮河的第七军所属白苗同胞抗日独立旅成功会师。

鉴于信阳以北是无险可守的一马平川，又鉴于第一一零师团和独立混成第五旅团等部迟迟不能南下解围，第三师团师团长山本三男中将经过慎重考虑，决定仅在信阳火车站一线留下数百守备兵力，其余日军向震雷山、鸡公山、金牛山等山区转移，依托高地死守并尽可能的利用地利对山下的信阳城区实施俯射。

第三师团主力撤离信阳并遁入山区死守后，华军歼灭第三师团的战役设想已经无法实现，但好在第三师团并没有彻底加入鄂北战场，进而导致华军湘鄂巴蜀战区在广水、孝感方向的牵制性进攻因为日军的兵力骤增而立刻失败。

此后，华军改变作战预案，以一部监视第三师团的行动，主力向北移动，准备在平原地区聚歼日军南下的第一一零师团及独立混成第五旅团和骑兵第四旅团等部。

只是日军第十二军司令部对华军下一阶段的行动也有所预判，因此，也在第一时间改变南下解围的作战计划。

9月13日，日军第一一零师团上阪支队突然自汝南东进，在越过小洪河后，直扑临泉方向。

而日军独立混成第五旅团也甩开当面之第五十六军主力，南下临泉，配合东进的上阪支队对临泉守军河南回民抗敌总队第1、第2纵队实施钳形夹击。

还不知道上阪支队东进的刘万春率部在泥河防线拼死阻击迂回的日军独立混成第五旅团，并一度歼灭包括骑兵第四旅团所属骑兵第26联队第2中队在内的800余名日军，但因为部队与独立混成第五旅团纠缠在一起，轻易无法撤退。

最终在9月14日下午遭到日军两面夹击，刘万春本人不幸中弹殉国，河南回民抗敌总队主力也随后的战斗中大部覆灭，只有极少数侥幸突出日军重围在临泉战斗爆发伊始。

日军第一一零师团下枝支队也主动后撤，并一路退回郾城，依托沙河防线固守。

而重创了河南回民抗敌总队后的上阪支队、独立混成第五旅团、骑兵第四旅团也在做出联手攻击界首、太和的势态后，逼退第五十六军，在没有侧翼威胁的情况下，一路退回周口、淮阳等地。

9月15日，日军华北方面军司令部做出相关调整，第十五军司令部由归德迁往菏泽，同时将新乡方向的第六十二师团调往太康方向归隶第十五军指挥。