与此同时，江北之日军迫近汉口。
沿大别山进军的日军，企图占武胜关以西，截断襄花公路。此时，武汉已陷入日军三面合围的态势。
本來，蒋介石与陈诚见日军來势凶猛计划武汉守到8月底即行撤退，后因日军久战疲惫，补给运输困难，食品、军需不足，兵力一时补充不上，被我军所阻，武汉撤退延至9月底，后再拖至双十节，最后，国民政府军事委员会鉴于日军三面包围了武汉，于是10月21日，被迫决定放弃武汉。
蒋介石在放弃武汉一个月之后的10月31日，发表了《为**退出武汉告全**民书》为其放弃武汉寻找理由：
“……保卫武汉之军事，其主要意义原在于阻滞敌军西进，消耗敌军实力，准备后方交通，运积必要武器，迁移我东南与中部之工业，以进行西北、西南之建设。……
“今者，我中部工业及东南人力、物力多已移植于西南诸省，西部之开发与交通建设已达初步基础；此后抗战乃可实施全面之战争，而不争区区之点线。……故我守卫武汉之务已毕，目的已达。……吾同胞应知此次兵力之转移，不仅为我国积极进取、转守为攻之转机，且为彻底抗战、转败为胜之枢纽。……”
陈诚对武汉会战总结如下：
一、扩散了战场，打下了长期抗战的基础。
二、争取外翼，避免被敌歼灭。
三、敌伤亡10万余人。
四、敌人防守线愈为延长。
五、迫敌达不到其战略顶点，速决企图破灭。
这个总结实则是为被迫放弃武汉辩解。
10月31日，陈诚在高级将领会议上，就决定今后方针作了讲话：
“国策既定，举国一致，无论任何党派、任何内阁、任何个人莫不皆然。在这种情况下，我们亦只有绝对同心，共同一致对倭作战，以争取全民族的生存，绝对不可再有什么思想主张的歧异与利害意气的争执……对倭作战，必须实行消耗战与持久战，换句话说，就是要有拼命的奋斗牺牲和长期的奋斗牺牲……以军事论，目前虽以战略关系，对于一二阵地略有移动，但就全局言，并不得认为失败，此一二阵地之动似乎对敌方有利，但敌人为此而耗费之代价如何？又与彼所预期之速战速决相去几何？我敢相信，只要我们继续如此地坚持着、拖延着，拖到一年半载，3年5年的时候，敌人实力耗尽，经济溃崩，国本动摇，这样敌人就一定要在我们面前屈膝的。所以实行持久战与消耗战，为能克敌歼敌，此实必我对倭作战的铁则。我们全体官兵，以及全国民众，都是炎黄一脉的后裔。顶天立地的男儿，遇着现在这样报国的好机会，一定能够团结一体，百折不挠!”
第九战区司令长官、湖北省政府主席、军事委员会政治部部长陈诚所讲的这番话，是对蒋介石当日(10月31日)发表的《为**退出武汉告全**民书》的诠解与发挥。
蒋介石在这天的日记中，对“自动放弃武汉”的意义说得很清楚，只是他对敌军心理的推测“若其要求和平，则我军自动放弃，反能促其觉悟”，“使其不敢有所要挟”云云，这只不过是一厢情愿的幻想而已。日军并未因武汉的放弃而停止进攻与“要挟”。
11月25日，蒋介石在南岳统帅部召开军事会议。对“七七”卢沟桥事变到武汉会战的第一期抗战进行了总结，也对第二期抗战提出了设想。
蒋介石认为：第一期抗战虽然丧失了很多土地，战役上失败了，但战略上却是胜利的、成功的，使敌陷于不能自拔的泥淖中。对第二期抗战，他提出：
“第二期抗战就是转守为攻，转败为胜的时候。”
可惜的是，第二期抗战，蒋介石却执行了消极抗日，积极**方针，致使他所提出的“转守为攻”的设想，始终未能实现。
对敌行动，切不可留有余地，对敌态度，亦不可稍有消极缓和之意，必须坚定、简单、明白，而示我对和战一定之限度则几矣!否则，无异示弱，则败亡矣!
武汉之爆烈破坏，不仅使其一无所得，失其攻汉之目的；且示我同归于尽之决心。
10月24日，蒋介石拟暂留武汉，继续指挥，因宋美龄和幕僚们的一再苦谏，于当晚(24日)蒋偕夫人宋美龄自武汉飞往湖南衡阳之北的南岳，因飞机迷失方向，又转回汉口，次日(25日)凌晨4时，换乘飞机再度出发，始抵南岳。
10月25日，敌攻黄陂，威胁武汉，我守军在武汉外围的九宫山、慕阜山、庐山、大别山等地，以数十万重兵给來犯之敌予以迎头痛击。同时我集中空中主力，阻敌舰西侵，昼夜轰炸敌舰，击沉敌舰12艘，伤29艘。在保卫武汉的空战中，援华的苏联志愿航空队做出了很大的贡献。我海军舰艇也与敌血战到底，其中“中山舰”在金口与敌机战斗中，尤为英勇。在15架敌机轮番轰炸下，中山舰用舰炮一直与敌进行激烈战斗。舰长萨师俊腿被炸断，血流如注，仍坚持不下火线，用手紧抱铁柱继续指挥，全舰将士，同仇敌忾，视死如归，直到中山舰下沉，全部英勇殉国。
10月25日，放弃汉口，随之放弃汉阳、武昌。
10月25日，蒋介石从南岳电令留驻武汉部队在撤离武汉之前，将武汉战备设施破坏，以免资敌。武汉经过两天的燃烧，留驻部队在完成任务后撤退。
武汉会战，大小战斗数百次，毙伤日寇20多万人。这次会战历时4个月，双方参战人数多，战域广，是抗战以來(亦是以后)最大的一次战役。日军虽然占据九省通衢、中原重镇武汉，但其速战速决以使国民政府屈服的计划未能实现。
从“七七”卢沟桥事变到武汉会战的15个月期间，由于国共合作，抗日民族统一战线的建立，蒋介石领导对日抗战总的说來是比较积极的，其政策重点是放在“战”上。这一时期是全**民抗战的**。
为了推动蒋介石抗战，增强两党的合作，中国**也做出蕴藻浜了巨大的努力。在武汉会战期间，周恩來带给蒋介石一封**的亲笔信。信中内容如下：
“介石先生惠鉴：恩來诸同志回延安，称述先生盛德、钦佩无既。先生领导全民族进行空前伟大的革命战争，凡在国人、无不崇仰。十五个月之抗战，愈挫愈奋，再接再厉，虽顽寇尚未戢其凶锋，然胜利之始基，业已奠定，前途之光明、希望无穷。抗战形势，有渐次进入一新阶段之趋势，一方面将更加困难，然一方面必更加进步。必须实行团结全民、巩固与扩大抗日阵线，坚持持久战争，动员新生力量，克服困难，准备反攻。在此过程中，敌人必利用欧洲事变与吾国弱点，策劝各种不利于吾国统一团结之破坏阴谋。因此，同人认为此时期中之统一团结，此任何时期为重要，唯有各党各派及全国人民克尽最善之努力，在先生统一领导之下，严防与击破敌人破坏阴谋，清洗国人之悲观情绪，提高民族觉悟及胜利信心，并施行新阶段中必要的战时政策，方能达到停止敌人之进攻，准备战争反击之目的。因武汉紧张，故欲恩來同志不待会议**六届六中全会。完毕，即行返汉，晋谒先生，商承一切。未尽之意，概括恩來面陈。泽东坚决相信国共两党之长期团结，必能支持长期战争。敌虽凶顽，终必失败。四万万五千万人之中华民族，终必能于长期的艰苦奋斗中克服困难，准备力量，实行反攻，驱除顽寇，而使自己雄立于东亚。此心此志，知先生必有同感也。专此布臆，敬祝健康并致民族革命之礼。**谨启。民国二十七年九月二十九日。”《蒋总统秘录》第一册，第71页。
在保卫武汉期间，各党各派也都竭尽全力。宋美龄领导成立的“新运妇女指导委员会”，在武汉举办战时妇女干部训练班。参加训练班的妇女干部，在抗战中作了许多有益妇女儿童工作。当时帮助训练妇女干部的有邓颖超、吴贻芳、刘清扬等同志。冯玉祥夫人李德全也投入其中工作。
这时，全**民形成了积极抗战的局面，出现了生气勃勃的新气象。
人生实一大冒险，无此冒险性即无人生矣。
蒋介石是一个大冒险家。在这里业经他慷慨坦白地承认了!
上星期处理广州失守重案之后，不料又有长沙失火重案之处理。……南北奔走，难关重重，何日得已!但只要所发生不测之困难皆能为我所克服，则胜利更近矣!
武汉失守后，日军主力一路沿粤汉线继续南进。
11月11日，日军进入湖南北部，接着攻占岳阳，进逼长沙。蒋介石以为日军必夺取长沙，在长沙的一次会议上说：“火车和火车头都向西南退，把铁路都挤满了怎么办？都烧掉了算了。”
11月12日，蒋介石在这种“焦土战术”思想指导下，令侍从室主任林蔚电令湖南省主席张治中：
“长沙如失陷，务将全城焚毁，望事前要密准备，勿误!”
当日(11月12日)，张治中和长沙警备司令酆悌奉命决定，由警备第二团团长徐鬓为放火总指挥，以3人为1组，共编100组，计300人，等日军进攻长沙时，就执行放火计划。徐鬓在奉命后，通知部属：如闻警报或看见一处起火即可放火。
冯玉祥听说要实行“焦土战术”，很不赞成，见到蒋介石问他：反攻时，我们自己住什么地方，蒋回答：“这也是很要紧的”，表示同意冯玉祥的意见。
不料，当天晚上，刚好南门外的伤兵医院不慎失火，警备团士兵误认为是放火信号，于是放火组在全市放起火來。
由于政府当局事先未向市民预告，再加上沒有疏散措施，一夜之间，大火吞沒了整个长沙城，直到14日大火方熄灭，全市房屋烧毁了三分之二，无数人家被毁，有2万名伤病士兵和老弱病残市民葬身火海。实际上，日军并沒有进攻长沙。长沙大火，引起中外谴责。
11月16日晚，蒋介石从南岳山中亲自來长沙视察火情，只见全市一片焦土瓦砾，市民怨声载道。蒋介石声言要“彻查肇事祸首”。
11月20日，国民政府宣布：
“长沙警备司令酆悌、警备第2团团长徐鬓误信谣言，惊慌躁切，辱职殃民，罪无可遁；省会警察局长文重孚未奉命令放弃职守；皆处死刑。湖南省政府张治中用人失察，防范疏忽，革职留用；责成善后以观后效。”
这便是“长沙大火”之真相，蒋介石不能说沒有罪责，更不能说这是“所发生不测之困难”。
长沙大火，后來也曾被和日军勾结的汪精卫之流借題发挥作为攻击蒋介石的口实。
蒋介石面临武汉失守，广州失陷，长沙大火，再加上汪派与日勾结……确实是“南北奔走，难关重重”，弄得他焦头烂额。不过他还算比较清醒，对胜利仍存信心。