进攻西峡口，以一部进攻淅川；令第115师团以主力进攻老河口，以一部进攻老河口西北约45公里处的李官桥，控制汉水上游；令步兵第87旅团进攻南阳，令骑兵第4旅团进攻老河口机场。
27日傍晚，骑兵第4旅团攻占了老河口机场。30日夜，第87旅团攻占了南阳城。第115师团之一部于29日占领了丹江东岸的李官桥。
4月1日和2日，中国守军进行反击。
日军骑兵第4旅团于31日及4月1日，连续向老河口发动攻击，均被中国守军击退，且受重创。第115师团主力于4月2日到达老河口外围，鉴于骑兵第4旅团遭到惨重打击，不敢立即发动进攻，经休整补充后，于4月7日拂晓发起攻击。
激战终日，日军多次冲击均被守军击退。日军先头第1中队基本被歼，其他中队被迫撤退。当晚日军又组织两次攻击，也遭失败。
4月8日10时，日军经整顿后再次发动猛攻，经过数小时激战、肉搏，日军以伤亡近四百人的代价，傍晚时分攻入城内。
中国守军分两部分，撤至汉水西岸和老河口以南地区。老河口被日军占领。
早在4月4日，即电令第一、第五战区组织反攻，说日军补给仅能维持数日，天下雨路泥泞，战车难以活跃，此正歼敌最佳良机，希积极反攻。但当时守军各部正遭日军进攻，无力组织大规模反击。
4月12日夜，守军向光化、老河口、李官桥反攻，但均被日军击退。
4月28日，守军第22集团军一部曾一度攻至老河口城区，但因后继缺乏，被迫退回汉水西岸。此后双方形成对峙。
从3月22日至5月1日，中国空军及中美空军混合团共出动飞机1，047架次，其中轰炸机出动393架次，共炸毁日军火炮24门、战车36辆、卡车172辆、船只48艘、地面飞机18架，在空战中击落日机五架。中国空军损失五架。