许昌战斗进行之时，一支部队从大别山来到了桐柏山。新4军第4师李师长亲自前来迎接。来的是大别山新4军第10师，师长顾士多。新四军第4师、第10师都是3旅9团制，兵力余人。第10师前来是与第4师配合，准备破袭豫南平汉铁路线、打击确山、信阳段日军。第10师暂时划归李师长统一指挥。破袭豫南平汉线是国共双方达成的协议。
与此同时临汝以南外方山也来了一支队伍，来的是第5战区第84军，军长莫树杰。后面还有第5战区第41军，军长孙震。两个军暂时交由第1战区副司令汤恩伯指挥，军委会准备在临汝、伊川之间打个围歼战。
日军做出了各种假动作，想让国军相信日军目的只是打通平汉线，掩盖其迂回临汝、伊川进攻洛阳，对汤恩伯兵团形成包围，消灭第1战区主力的意图。但无任日军如何卖力表演，有了标准答案的军委会这次没有上当，汤恩伯也没有迷糊，常申凯更没有要求在禹州平原地带组织会战。军委会决定将计就计，调集第5战区第41、84军协助汤恩伯兵团围歼日军。新四军也参与配合作战打击日军，同时为以防万一可及时弥补第5战区调出部队后形成的空档。军委会还在绳池为山西第1军留了一个口袋阵，胡宗南带了第34集团军提前出瞳关，后面还有第17军团等部队作为战略预备队，常中凯这次也是完全信任了战情分析的判断，下了血本了。
许昌的战斗还在继续，连续三天中美航空队都会来许昌光顾一次，小鬼子恨得有点牙根痒痒。第4天小鬼子选择了在傍晚发起了总攻，晚上飞机无法夜航。城中国军伤亡已经非常严重，伤亡已超过了半数。吕公良已经感觉到许昌城已经快守不住了，他也接到了汤恩伯允许他们随时可以突围的命令，东南、西南都有部队可为他们突围时接应。吕公良还未有下定决心，鬼子的进攻开始了。
日军用重炮轰开了南门，炸塌了许昌城东南角，大批日军冲进了城内。吕公良立即率领将士们在南城与鬼子打起了巷战。战斗一直傍晚打到凌晨，进入许昌城的日军越来越多，将士们从开始用子弹、手榴弹打击敌人，到后来弹尽粮绝用刺刀、大刀肉搏，到最后抓到什么就用什么，拼尽了全力。许昌城陷落已不可避免。
吕公良把将士们分为2组，一组往西南、一组往东南突围。29师的电台已经被损毁，无法与第1战区取得联系，吕公良只能寄希望突围产生的动静能引起接应部队的注意，为部队突围提供一些助力。
凌晨3点突围战正式开始，突围部队冲出了城门，向预定的方向突围。突围部队遭到鬼子的拦截，国军收集了仅剩的一些弹药让突击队在前面冲锋，大部队跟进，国军的伤亡非常大。突围的枪声引起了准备接应的国军部队注意，国军随后对日军发起进攻，吸引日军的注意力。
吕公良突围途中中弹重伤，倒在了突国的路上。第二天村民王柱把他抬回去藏起来，但还是没能救活。新编第29师85团团长杨尚武中弹牺牲，副师长黄永淮突围中腿部中弹被俘，后遭日军杀害殉国。新编第29师几乎全军覆没，只有少数幸运将士突围了出来。第20师2个团相对幸运一些，冲出了600多人，至此许昌沦陷了。
日军的损伤也不小，加上轰炸损失，日军在许昌损失接近4000余人。武汉日军第11军这时也动了，他们以信阳出发，沿平汉铁路北上，与许昌的鬼子南北对进，就几天的工夫，平汉铁路被打通，鬼子在遂平会师。
打通平汉线后，日军并没有消停，日军后续部队全部渡过黄河进入豫中，弹药物资也陆陆续续从黄河北岸运到南岸。日军攻占了禹县、襄城，受到国军的抵抗力度不是很大。日军休整几天后，按1号作战计划迂回洛阳，日军向郏县发起进攻。
战局在外人看来已非常危急，但到了李振华这里，则完全不一样了。洛阳以东虎牢关守住了，日军无法通过陇海线向洛阳以东攻击。登封还没有丢失，日军无法通过登封向洛阳以南攻击，日军的穿插才刚刚开始，国军没有在平原地带与有装备优势的日军硬拼，为以后的决战保存了大批有生力量。李振华乐观分析，洛阳大概率能保住。他的想法是在豫中会战中尽可能消耗日军，待日军抽调豫中力量增援武汉第11军，第11军发动率衡会战后，新四军再破袭平汉线，让日军部队进退两难，最好是放弃桂柳会战，李振华有很大把握让日军就范
李振华还从杜立特那里了解到，b29轰炸机已到了重庆，机组人员正在熟悉轰炸机，对日轰炸的准备工作相信很快就能完成。杜立特提议b29轰炸机就在临沂机场加油，这样轰炸就可以对日本本土全境进行轰炸？李振华没有，临沂有机场，是和尚头上的虱子明摆着的事。就是不用也会遭到攻击，还不如让机场发挥余热，让日军把临沂机场当靶子，掩护沂蒙、鲁南机场的存在。
日军调集了100师团向登封方向进攻，第62、37师团、独立骑兵第4旅团向郏县、临汝方向进攻，独立混成第9旅团在泛水一带布防。北线登封方向第110师团进攻非常不顺，日军南线方向进攻相对而言就要顺畅了许多。汤恩伯派部队从南面侧击迂回的日军，日军还有余力占领叶县还有鲁山。
守城的部队并不知道高层的整体计划，被日军击溃后，部队仓煌向西撤退，军纪败坏。于是神奇的一幕出现了，地方民团武装不但不协助国军，反而击杀落单的士兵。拦截撤退的国军，解除其武装。好巧不巧这一幕闹剧还被欧美记者遇到了，并拍照记录了下来。国军的丑态出现在国内外报纸上，国府丢脸都丢到了国内外。
常申凯震怒，严厉斥责了蒋鼎文、汤恩伯。这两人是负有推脱不了责任，但常申凯却忘了，他才是这一事件的始作俑者。