武汉地区的日军为了消除长江北面湖北北部、河南南部方向中国军队对武汉的威胁，向随县、枣阳地区发动进攻，企图消灭中国第5战区的主力，中国军队与之展开为期20余天的会战，粉碎了日军的企图。
武汉会战后，武汉长江上游沙市以西一段长江江防、鄂北、豫南、皖东大别山区划规第5战区。第5战区地处国民政府中枢门户的川东要冲。
这一地区拥有相当优越的地形条件作凭借。大别山雄峙于东，桐柏山横卧在北，西依荆山，南濒长江，大洪山虎踞其中，汉水(襄河)之险贯通南北。第5战区内另有两条重要交通线，一为汉宜路(湖北汉口—湖北宜昌)，一为襄花路(湖北襄阳—河南花园)，该战区进可袭扰平汉线威胁武汉地区，退可屏障川陕大后方，自古为并兵家必争之地。第5战区虽然所属部队系统庞杂，战斗力参差不齐，重武器相当缺乏，但是依托有利地形积极袭扰日军。1939年4月上旬，中国军队从东西两侧频频袭扰平汉线南端，尤其令武汉日军不安的是，中国为加强第5战区实力，进一步将6个师兵力移往枣阳，准备加强对日军的袭击。
为此，日本驻武汉地区之11军狂妄地制定了深入第5战区作战的计划，企图打击中国军队主力，使其丧失战斗力，解除西北方面对武汉的威胁。从4月开始，日军调兵遣将，配备大量火炮、战车和飞机，日军使用3个半师团兵力，发动奔袭战，分进合击，企图运用两翼包围和中央突破的战略，将中国军队主力消灭在桐柏山与大洪山之间的随县、枣阳一带。5月1日，日军发起全面进攻。
中国判断出了日本的企图，第5战区李宗仁将军决定立即停止向日军的攻势，转入对敌之攻势防御，并根据敌人进攻态势做好所周密的战役组编，具体部署各部队的防御任务和作战方案。
随枣会战前后不及3周。日军使用主力突破汉水东岸中国守军阵地，突进至预定目标完成一翼包围，但其他两路日军则在随县及其北侧地区遭受有力抗击，未有进展。第5战区鉴于战场形势，决定转移战术，由主力逸出敌之包围圈，转移至外线作战，利用有利的地形条件打击敌人，命令转守为攻。日军由于合围计划失败且面临中国军队的反击，不敢久留，遂行撤退。中国军队尾追不舍。至24日，中国军队先后收复枣阳、桐柏等地，日军除占领随县县城外均退回至原地区，大体恢复战前态势，会战结束。
这次会战，中国军队虽然也受到了较大损失，但彻底击败了日军围歼中国军队的企图，并使之付出惨重代价。毙伤日军1.3万余人，日军遗尸5000余具。第5战区进退主动，适时转移外线，立于有利地位，日军撤退时，追击、阻击得力，取得较大战果。
