罗山失守，信阳形势严峻。第五战区为加强信阳地区防守和便于指挥，于10月4日，将胡宗南第17军团编为豫南兵团，仍归第五战区指挥，辖第1军、第16军、第45军及第43军。这时日军第10师团及第8旅团已开始行动。
第五战区为牵制日军，令第27军团以一部进占光山，大部向潢罗公路前进，向西威胁日军右侧背，并将第132师配属之，以加强其战斗力；另命第15军团第13师进出至宣化店，向北威胁日军左侧背。
军委会考虑到信阳地区战略地位重要，唯恐胡宗南兵力不足以阻止日军，为防止日军从平汉路迂回武汉，决定加强这方面兵力。
10月5日，下令将罗卓英第19集团军编为第5兵团，辖第17军团、第15军团、第3集团军、第39军及第48军，负责平汉路及信阳方面作战。其武汉卫戍总司令职务，由武汉警备司令兼第94军军长郭忏继任。
10月5日，日军第3师团击溃罗山以西守军第125师及第167师防线，渡过浉河，占领顺河集、罗湾、王家湾；第8旅团击破第78师防线，攻陷栏杆铺；第10师团攻占涩港、青山店。胡宗南命令第167师派一部袭击渡过浉河之敌，命令第1师派一部阻止米堂店之敌，但均未奏效。
同日，国民政府军委会命令罗卓英兵团增援信阳，指挥信阳地区作战。
10月6日，第39军军长刘和鼎率部通过柳林车站向武胜关方向开进。
同日，罗卓英到达鸡公山，命令胡宗南部向南攻击，会同第13师驱逐柳林车站以北之敌；第22师到达柳林车站以南的李家岩附近。
10月8日，日军第10师团以一部