日軍突然在廣東登陸，不但包括孫百里在內的第十九集團軍的指揮官們沒有想到，而且也大大出乎了蔣介石和國民大本營的預料！武漢會戰已經打了兩三個月，日軍先後投入十幾個師團，在軍隊的頑強抵抗下損失慘重，兵力已經到了捉襟見肘的地步，以至於最後岡村寧次爲了援救廬山地區的部隊竟然用軍艦硬闖十九路軍重兵佈防的馬當要塞。
然而，國民大本營和高級指揮官們沒有想到的是，日本統帥部在武漢會戰陷入僵局的時候就開始計劃在廣東登陸，包抄軍隊的後路，只是礙於兵力不足才遲遲沒有發動。但是，當蘇聯在‘張鼓峰’事件之後的低調處理使日本摸清了蘇聯的底細，知道這個強勁的對手暫時沒有對付自己的意思，於是從關東軍抽調了第五、第104和第18師團以及飛行第4團組成第21軍，在海軍第五艦隊的配合下，集中四萬餘人的兵力，於10月12日在廣東惠州的大亞灣地區登陸，並一舉突破了守軍防犀向內陸挺進！
廣東省有將近兩千公里的海岸犀內陸地形丘陵起伏，山巒縱橫，非常不適於大兵團機動作戰，最具有戰略意義的是以廣州爲中心的惠陽、博羅、增城、順德和南海的粵中地區，這裡東接香港，北連抗戰爆發前夕纔剛剛通車的粵漢鐵路，可以直達華中腹地，是南方物資進出的大動脈。
根據1842年清與英國簽訂的不平等條約的規定，北起大鵬灣，南至寶安的這一段臨近香港的水域的引水權歸英國所有，也就是說港英對在這個地區的船舶出入有控制權，這裡對英國來說具有極大的經濟利益。故而，負責廣東防務的第四路軍總司令餘漢謀認爲日軍不會冒險與英國發生直接衝突，不會選擇這裡作爲突破口。另一個合適的登陸地點是虎門，但是從十九世紀開始就在虎門修建了強大的要塞並多次重創外敵，日軍如果選擇這裡必將付出慘重的代價！
這樣一來，日軍如果想切斷粵漢鐵路的話，只有一個合適的登陸地點——大亞灣！這裡有天然的深水良港，洋麪寬廣非常適合大兵團登陸作戰，陸路又有公路與淡水和惠州相通，便於登陸成功之後向內陸挺進。餘漢謀和第四路軍的指揮官們認定日軍一旦入侵，肯定會選擇這裡作爲突破口，於是在廣州和大亞灣之間部署了四道防犀並且集中了十個師中的七個師佈防，準備工作可以說非常的充分，後來的形勢發展也證明了他們的判斷是非常正確的。
然而，抗戰爆發以後，大本營抽調全國部隊加入淞滬會戰，先後從廣東抽調了四個師又一個旅的兵力北上，接着又在廣東整訓的部隊當中抽調了兩個軍投入蘭封和南潯路戰場，廣東的防務因爲部隊不斷被抽調而吃緊。與此同時，廣東已經成爲對外物資轉運的最重要路犀而當上海和華北地區的沿海港口全部淪陷之後，抗戰所急需的物資百分之六十以上都是經廣州轉運，最主要的原因是粵漢鐵路開通了韶關至株洲之間的線路，使廣東的物資能夠通過鐵路非常方便的運送到武漢戰場，這個優勢福建所無法比擬的。
日本東京統帥部深知廣東對於抗戰的重要性，處心積慮地謀劃了一個多月，終於在1938年10月12日擊潰守軍的抵抗，向淡水挺進。此時，駐守淡水的第151師541旅在日軍逼近時，非但沒有進行積極的抵抗，反而擅自後退，致使國軍在淡水經營多年的永備工事白白落入敵手，沒有發揮應有的作用。緊接着，駐防橫崗的第453旅一觸即潰，日軍於14日佔領惠陽城。就這樣，整個大亞灣陣地在短短的兩天之內全線崩潰，日軍全速向廣州攻擊前進，整個廣東的形勢岌岌可危！
接到大本營的敵情通報之後，孫百里當機立斷中止會議，大聲說道：“東進蕪湖的計劃取消，第167師和新四師留守馬當，其他部隊向景德鎮集結，準備南下！”接着又對機要參謀說道：“去電福州總部，命令防衛軍立即在閩粵邊境佈防，猶太軍團和第78師向龍巖集結，第49師進駐廈門漳州一線佈防，新一師進駐泉州，新三師和補充師拱衛福州，補充師以及防衛軍的其他部隊在遊擊司令部下屬部隊的配合下防禦閩北和贛南地區。另外，海軍快艇部隊要以最快的速度在日軍可能登陸的地區以及各港口的外圍佈雷，準備反登陸作戰。”
看着孫百里在自己口授的電文上籤了字，廖啓榮擔心地問道：“軍長，你這樣安排大本營會同意嗎？現在可是會戰最關鍵的時候，萬一有人攻擊我們不顧大局，只想自己的一己之私，咱們就是渾身是口也講不清啊！” 這時候，他已經從最初的震驚中恢復過來，
孫百里苦笑着說道：“我敢打包票現在大本營也是手忙腳亂的，日軍佔領廣州後，其下一步的目標肯定是韶關，一旦韶關失守，不但國軍的補給線被掐斷了，而且敵人可以乘機從湖南包抄我們的後路，把江西、浙江和福建幾個省分割出來，會戰的結果自然是不言而喻了！我這麼做，恰恰是爲了確保會戰勝利，誰又能夠指責我們呢？”
廖啓榮臉上顯出痛苦的表情，不甘心地說道：“我就想不明白，餘漢謀也算是老於行伍，廣東的部隊也不算太差，怎麼就如此不堪一擊呢？”作爲一個廣東人，這樣的局面是他非常不想看到的。
孫百里倒是一點也不奇怪，他解釋道：“你想想粵軍有多長時間沒有打過仗了？幾次圍剿都是作壁上觀，兩廣事變又是和平解決，有點戰鬥經驗、訓練有素的部隊又被大本營調走了，擋得住敵人才奇怪呢！”
接着孫百里對還沒有從突如其來的打擊中恢復過來的軍官們說道：“日軍在廣東登陸其實也是一件好事！”說到這裡他故意停頓了一下，看看大家的反應。
師長們的注意力馬上被吸引住了，紛紛把目光彙集到他身上，等待他說出下文。
孫百里迎着大家期盼的目光侃侃而談，他說道：“從武漢會戰開始以來，我們一直以爲日軍的兵力不足，但是卻忘記了敵人在東北駐有大量的精銳師團，隨時可以增援。另外，日本早就建立了健全的預備役制度，以其強大的經濟和工業實力，再加上將近一億的人口，就是再擴編出一百個師團也不是沒有可能。如果我們真的按照原先的計劃向蕪湖挺進，肯定會迫使日軍大規模擴充軍隊，到時候，和我軍作戰的很有可能是五個、十個甚至更多的師團，這樣一來，咱們哪裡還有什麼取勝的機會！”
就這樣，孫百里非常巧妙地把指揮官們的情緒從最初的震驚中恢復過來，把他們的注意力轉移到如何應付日軍的攻勢上面，消除了負面的情緒。
幾天之後，除了第167師和新四師以外的部隊全部集結到了景德鎮，隨時準備南下保衛福建，然後，。
就在日軍第21軍在大亞灣登陸的同時，從大別山北麓向武漢推進的日軍第二軍也攻佔了信陽，然後日軍第10師團以一部沿平漢鐵路南下，主力則在平漢路以西經應山、安陸、雲夢、應城向漢陽、漢口迂迴，協同岡村寧次的第11軍進攻武漢。日軍第116師團的第119旅團也攻佔了長江北岸的蘭溪，並在幾天之內推進到距武漢僅35公里的陽邏附近。與此同時，第11軍在得到第101師團和第26師團的全力增援以後，迅速突破了國軍廬山地區的防犀前鋒突進到武昌的賀勝橋附近。這樣一來，日軍已經對武漢形成東、北、南三面包圍憚勢。
就在武漢形勢已經岌岌可危的時候，廣東的第四路軍卻在日軍的連續打擊下節節敗退，日軍第21軍迅速推進到廣州城下，並於10月24日佔領廣州，徹底切斷粵漢鐵路，使國軍陷入兩面作戰的痛苦境地。
蔣介石和國民大本營爲了保留繼續抗戰的實力，開始有步驟地分批撤離黨、政和地方機關，疏散城內的老百姓。10月16日，國民軍事委員會根據武漢外圍戰鬥的形勢及日軍於10月12日在廣東大亞灣登陸的情況，決定放棄武漢，同時組織各部隊有計劃撤退：長江以北的主力撤至平漢路以西的漢水沿岸及大洪山區，廖磊的第21集團軍留在大別山區，開展敵後游擊戰；薛嶽的第一兵團仍於九江以南抗擊敵人，並可視情況退往湖南；第二兵團依託幕阜山，掩護西面的粵漢鐵路；羅卓英指揮武昌以南金牛方面的作戰，掩護各軍撤退；整個武漢城區只留衛戍部隊一個旅的正規軍作性的抵抗。
鑑於餘漢謀和第四路軍對日作戰不力，蔣介石和大本營經過幾天抵論之後決定免去餘漢謀上將的第四戰區司令長官的職務，由第十九集團總司令孫百里接任，並命令第十九集團軍各部立即向廣東進發，力爭把日軍驅逐出去，最低限度也要把戰線穩定在韶關一線。大本營的這一任命可以稱得上是神來之筆：十九路軍本來就抒東的子弟兵，雖然吸納了大量的其他省份的兵員，但是在中高級軍官當中廣東人所佔比例仍然超過半數，再加上十九路軍在戰場上的卓越表現，很容易得到廣東軍民的支持。
接到大本營的正式任命之後，孫百里把集結在景德鎮的五個師分成兩路，其中第60師、第61師和新二師向贛粵邊境推進，經南昌、吉安等地廣東，與第四路軍匯合，確保韶關，暫編第一師和第53師與集團軍總部一起向福建進發，在福州補充之後再繼續南下，從汕頭向南推進。此外，留守馬當的第167師和新四師撤退至景德鎮一線佈防，鞏固南昌的側翼。
10月24日，蔣介石正式下令放棄武漢的命令。國民軍事委員會在武漢舉行中外記者招待會，鄭重宣佈國軍自動退出武漢。同日，國民軍事委員會機關報《掃蕩報》和**的中央機關報《新華日報》分別發表了告別武漢的社論。24日晚，作爲戰時最高統帥的蔣介石和航空委員會秘書長的宋美齡乘飛機離開武昌飛往湖南衡陽。**中央駐武漢代表、國民軍事委員會政治部副部長周恩來和《新華日報》也在這一天乘機飛離武漢。同時，武漢城內守軍按計劃開始撤離，至25日夜全部撤離市區。
武漢會戰歷時4個半月，以軍隊主動撤出武漢而告結束。雖然就戰役而言，日軍佔領了武漢三鎮，軍隊英勇卓絕的武漢保衛戰是失敗了。但是，從戰略意義上來說，日本並沒有能實現其戰略企圖，取得預期的勝利。日本大本營原以爲迅速攻佔武漢，就能迫使投降，結束對的戰。但是，並未像日本所期望的那樣因武漢、廣州的失守而投降，軍隊主動退出武漢後，10月31日，蔣介石發表《爲國軍退出武漢告全國國民書》：“保衛武漢之軍事，其主要意義原於阻滯敵軍西進，消耗敵軍實力，準備後方交通，運輸必要武器、遷移我東南與中部之工業，以進行西南之建設。今者我中部及東南之人力物力多已移植於西部諸省，西部之開發與交通建設，已達初步基礎。故我守衛武漢之任務已畢，目的已達。且抗戰軍事勝負之關鍵，不在武漢一地得失，而在保持我繼續抗戰持久之力量。自今伊始，必須更哀慼，更緊忍，更踏實，更刻苦，更勇猛奮進以致力於全面之戰爭與抗戰根據地之充實，而造成最後之勝利。”
武漢會戰對整個戰局產生了重大的影響，日軍在這次戰爭中死、傷、病近十餘萬人，更重要的是其全面進攻的銳氣大大受挫，經此一戰，日軍速戰速決，迅速解決‘事變’的國策實際已經宣告破產，迫使其不得不繼續擴充軍隊，在戰場這個泥潭裡面苦苦掙扎！
到武漢會戰結束的時候，日本已經把陸軍的34個師團當中的32個投入戰場，然而卻滿足不了繼續作戰的需要，在萬般無奈的情況下，日本大本營決定再次擴軍，增加八個新的師團，以應付不斷擴大的戰場，同時開始不斷抽調駐紮在東北的關東軍的骨幹，充實到戰場的前犀希望能夠在新的一年裡取得突破性的進展！