从6月到10月底，中国守军同日军展开了一系列英勇的防御作战，使敌在推进途中付出重大代价。
在长江北岸，日军在田家镇要塞攻防战中“战死287人军官7，负伤866人军官15人，合计1150人。”
在长江南岸，中国守军在江西马头镇要塞，与敌恶战8昼夜，予敌大量杀伤。
在富池口要塞，中国守军同日军血战近10天，多次击退日军进攻，最后，无耻的日寇竟向施放毒气才占领。
在庐山南北，与敌展开激战，取得万家岭大捷，毙敌3000人，伤敌更多，俘虏30多人，缴获轻重机枪50多挺、步枪1000多枝，军马100余匹。
在大别山地区，在富金山高地顽强阻击日军，予敌重创，歼敌1000余人。
同时，利用大别山的险峻地形，巧妙阻击日军，激战1个多月，致使日军付出了战死1000人，伤约3400人的代价才得以突破。
在河南信阳，持续阻击日军，歼敌2600人。
武汉会战期间，中国空军和海军也积极参与了作战。
在苏联航空志愿大队的配合下，中国空军与日军航空兵空中大战7次，击毁日机78架，炸沉日舰23艘，有力地支援了地面部队的作战。
中国海军在长江上也进行了激烈战斗，在沿江要塞布置水雷，设置海岸炮，并击沉日舰多艘，有力迟滞了日舰沿江进攻，取得了战略上的成功。
由于各处顽强、持续的阻击，各路日军在付出惨重代价后，迟至10月底才完成由东、南、北对武汉的三面包围。
就在与日军在武汉战场上陷入胶着状况时，一条坏消息飞到了武汉。
10月11晚，日军7万多人，27万匹马在广州大亚湾登陆成功，一路势如破竹，连下淡水、惠州、博罗和增城，21日已经攻到广州近郊。
余汉谋的12集团军仅仅10天就被日军打败，乃下令广州守军撤退，广州于21日下午沦陷。
广州一失，粤汉铁路被切断，武汉就更不值得用重兵防守了，面对这种情况，老头子吸取南京保卫战的教训，不做孤城困守，决定放弃武汉。
10月25日弃守武汉。
日军26日占领武昌、汉口。
27日，占领汉阳，武汉保卫战至此结束。
由于的坚强抗击，日本动用了当时能够集结的最大兵力用于进攻的编制人员约25万人，会战期间曾补充四五次人员，投入的总兵力在30万人左右，发挥了陆、海、空装备上的绝对优势，苦战4个半月，不但没有歼灭的主力部队，没有使的抗战意志和战斗力有所减退，反而使日军的有生力量遭到了严重的打击。
国民政府军事委员会军令部根据各部队战斗详报统计的日军伤亡人数为256万人水份太多。
武汉会战以后，本来就感兵力不足的日军，随着战线的延长，兵力益发感到不足，无力再组织像淞沪、徐州和武汉会战这样大规模的、以攻城略地为目标的战略进攻，而被迫转为战略保守。
这就使中国的抗战由战略防御阶段发展为战略相持阶段，日本侵略军则陷入了它自身所最不愿意进行的持久战的泥淖之中，无法自拔，从而导致日本侵华政策的转变由军事打击为主、政治诱降为辅，改为以政治诱降为主、军事打击为辅。
在重庆，老头子当着军事委员会的将军们说了一段话
“拿到了日军的情报，我们也相应地布置了迎战。本来应该取胜，但是却失守武汉，这是的一些人在起反作用。”
会上