按照孫玉民當時的構想，以敵我雙方對峙的新墻河為第一道防線，汨羅江為第二道防線，長沙城外的撈刀河與瀏陽河之間為第三道防線。前兩道防線是伏擊區和誘擊區，第三道防線是決戰區，即誘敵主力于“瀏陽河、撈刀河間地區殲滅之”。
在孫玉民的設想和計劃中，國軍在湘北的二十五個師應付起阿南惟幾三個師團的進攻已經綽綽有余，可是老蔣還是不太放心，連著從其他戰區抽調了12個師增援，這樣下來，長沙附近總兵力達到了37個師，約計30萬余人。
自吃了上次會戰電臺密碼被日軍破獲的大虧以后，老蔣此次格外小心，花重金從美國購置了一套全新的密碼，由于保密工作完勝前兩次戰役，所以阿南惟幾并不清楚國軍已經提前在做大戰準備了。
在將孫玉民的十二軍調至株洲、祿口，將王耀武的七十四軍調至衡陽、衡山后，老蔣陸續地調整了其他部隊的駐防：以楊漢誠第20軍守備楊林街、潼溪街、新墻鎮、鹿角之防線以及通城各前進據點；以孫渡第58軍控制于黃岸市附近，并要求他們構筑簡易防線；以戰區直轄第37軍陳沛部暫編五師警備長樂街、伍公市、新市一帶據點，主力60師95師控制于甕江、栗山巷一帶防線；第99軍傅仲芳部警備歸義、營田、湘陰及蘆林潭、沅江一帶江防、湖防，其主力92師控置于三姐橋防線；以蕭之楚第26軍控制于瀏陽、洞陽市、花橋一線，構筑牢固工事；以李玉堂第10軍警備駐防長沙。
按道理說，軍委會的調令電文并不應該讓只是一個小小軍長的孫玉民知道，可在老蔣的授意下，一封封的電文在發給調防部隊的同時，也發給了已經身在株洲的孫玉民，看到老蔣果真按照自己的設想，調整和布署著部隊，他不由得信心大增，對于即將到來的這場戰事的勝利，更多了幾分半握。
就在國軍這邊加緊備戰的同時，阿南惟幾也在做著進攻的準備。
此時的十一軍雖然仍然是日軍唯一的一支野戰部隊，可是所受待遇早已經不是從前相比。
由于日軍大本營按照明治時期以來遺留的傳統，把陸軍戰力的重點，放在了對付蘇聯的北方國境，而實際的目標卻指向著南方，企圖以一部分戰力用于攻取東南亞。因此，現實中的日軍主戰場中國戰線，兵力和實際上的戰力，都沒有充分投到這個主戰場上來。
各種因素的制約，導致擔負著解決中國事變的所謂的“日軍中國派遣軍”，一直為強迫縮減兵力、限制作戰地域、限制兵站等而感到苦惱。雖然“日軍中國派遣軍”司令官畑俊六認為，第11軍在武漢地區存在有很大的價值，但是，第11軍得到的彈藥和兵力補充并沒有得到什么改善，反而卻大為減少，甚至只有1938年武漢會戰的一半，這無疑限制了他們的進攻能力，總數不足十二萬的日軍十一軍主力，此次能被阿南惟幾調用攻擊長沙的，實際上仍只有第三、六和第四十師團，可他們即將面對的是國軍包含著兩大王牌主力，孫玉民的十二軍和王耀武七十四軍在內的中國軍隊三十七個精銳師，足足三十余萬人。
阿南惟幾作為畑俊六的老部下，他手上的兵力雖然是捉襟見肘，可并沒有一味地尋求中國派遣軍司令部的全力支持，唯一的要求還只是讓畑俊六把原本助攻的第三飛行團換成了第一飛行團。
阿南惟幾備戰的同時，日本國內的動蕩也逐步加劇。原因在于1941年6月22日，德國法西斯發動入侵蘇聯的戰爭，并在戰爭初期取得巨大勝利，德軍的軍事冒險一再得逞，這使得以少壯鷹派為首的軍國主義分子，十分的眼紅，迫使日軍大本營南進的心情，也空前迫切起來。7月2日，首相近衛文麿主持召開“御前會議”，決定調遣優勢兵力全力向東南亞擴張，并且“不惜與英美一戰”。
為了配合“南進”方針的落實，近衛文麿展開了外交攻勢，加強了自1941年4月開始的以“犧牲中國求得妥協”為內容的日美談判，企圖通過談判，一方面斷絕中國的一個最重要后援，迫使中國早日屈服；另一方面為侵略戰爭贏得時間。但在談判過程中，外相松岡洋右過于鋒芒畢露，一味激化同美國的矛盾，導致美國決定全面中止對日本石油出口，凍結日本在美資產。為統一策略，擺脫松岡洋右，近衛文麿決定內閣全體辭職。
此后不久的1941年7月18日，近衛文麿重新組成第三屆內閣，原班人馬只換了一個，起用預備役海軍大將豐田貞次郎代替松岡洋右為外相，繼續同美國談判，可仍未取得突破性的成果。于是，在9月6日召開的新一輪“御前會議”上，近衛文麿面對著以東條英機為首的部分內閣成員逼宮，不得不作出妥協決定：如果到10月上旬外交談判仍不能取得成果，則立即與美英荷開戰。就是這個決議，它成了套在近衛內閣脖子上的絞索，同時也決定了日本在二戰中的命運。