武汉会战是1938年(民国二十七年)6月至10月，在抗日战争中，中国第5、第9战区部队以湖北武汉地区为中心,在皖中-皖西、赣北-赣西北、鄂东、豫南等广阔地域抗击日军进攻的大会战。
日军侵占南京(参见南京战役)后，国民政府虽西迁重庆，但政府机关大部和军事统帅部却在武汉，武汉实际上成为当时全国军事、政治、经济的中心。1937年12月13日，国民政府军事委员会拟定保卫武汉作战计划。在徐州失守后，即调整部署，先后调集约130个师和各型飞机200余架、各型舰艇及布雷小轮40余艘，共100万余人，利用大别山、鄱阳湖和长江两岸地区有利地形，组织防御，保卫武汉。由第五战区司令长官李宗仁(7月中旬～9月中旬由白崇禧代理)指挥所部负责江北防务；第九战区司令长官陈诚指挥所部负责江南防务。另以第一战区在平汉铁路(今北京一汉口)的郑州至信阳段以西地区，防备华北日军南下；第三战区在安徽芜湖、安庆间的长江南岸和江西南昌以东地区，防备日军经浙赣铁路(杭州一株洲)向粤汉铁路(广州一武昌)迂回。
1938年5月日军攻陷徐州后，积极准备扩大侵略战争。决定先以一部兵力攻占安庆，作为进攻武汉的前进基地，然后以主力沿淮河进攻大别山以北地区，由武胜关攻取武汉，另以一部沿长江西进。后因黄河决口，被迫中止沿淮河主攻武汉的计划，改以主力沿长江两岸进攻。6月初，第6师从合肥南下；波田支队(相当于旅)由芜湖溯江西进，向安庆进攻。守军第26、第27集团军节节阻击。12日波田支队攻占安庆，继续沿江西进。13日第6师攻占桐城后，转向西南方向进攻，17日陷潜山。至7月初，日军在江北占领太湖、望江以东，在江南占领江西湖口以东的长江沿岸地区。4日，日军华中派遣军调整战斗序列，由其司令官烟俊六指挥第2、第11集团军，负责对武汉的作战。以第11集团军沿长江两岸主攻武汉；第2集团军沿大别山北麓助攻武汉。日军华中派遣军司令部先后调集第2军和第11军共12个师团，以及海军第3舰队，航空兵团等500余架飞机，120余艘舰艇，约35万兵力。另以华中派遣军直辖的5个师团分别担任对上海、南京、杭州等地区的警备任务，以巩固后方，保障此次作战。
长江南岸地区作战 第九战区以第1兵团在鄱阳湖西岸地区，第2兵团在江西星子、九江至码头镇之线组织防御。日军第11集团军主力沿长江南岸地区进攻，7月23日，波田支队在九江东面的姑塘登岸。守军第2兵团以第70、第64军等部协同第8军实施反击，由于日军第106师团继续登岸，26日九江失守。波田支队沿长江西进，8月10日，在瑞昌东北的港口登岸，向瑞昌进攻。第3集团军在第32军团增援下奋力抗击。后因日军第9师加入战斗，守军力战不支，24日瑞昌失守。第9师团和波田支队继续沿长江西进，同时以第27师团向箬溪方向进犯。第30集团军和第18军等部在瑞昌-武宁公路沿途地区逐次抗击，相持月余，至10月5日，日军第27师团攻占箬溪后，转向西北进攻，18日陷湖北辛潭铺(属阳新)，向金牛(今属大冶)方向进犯。在此期间，守军第31集团军和第32军团等部在瑞昌以西地区节节抵抗沿长江西进的日军，至9月24日，码头镇、富池口(属阳新)先后陷落。第2兵团组织第6、第54、第75、第98军和第26、第30军团等部在阳新地区加强防御，战至10月22日，阳新、大冶、鄂城(今鄂州)相继失守，日军第9师和波田支队向武昌逼近。
当西进日军进攻瑞昌的同时，第106师从九江沿南浔铁路(南昌-九江)南犯。守军第1兵团第29军团和第4、第8军等部依托庐山两侧及南浔铁路北段的有利地形进行顽强抗击，日军进攻受挫。8月20日，日军第101师团从湖口横渡鄱阳湖增援，突破第25军防线，攻占星子，协同第106师团企图攻占德安，夺取南昌，以保障西进日军的南侧安全。第1兵团总司令薛岳以第66、第74、第4、第29军等部协同第25军在德安以北的隘口、马回岭地区与之激战，双方成胶着状态。9月底，日军第106师团第123、第145、第147团和第101师团第149团孤军深入，进至德安西面万家岭地区。薛岳指挥第4、第66、第74军等部从侧后迂回，将其包围。日军第27师一部增援，在万家岭西面白水街地区被第32军等部击退。10月7日，中国军队发起总攻，激战三昼夜，多次击败日军反扑。日军由于孤立无援，补给断绝，战至10日，4个团大部被歼。史称万家岭大捷。
长江北岸地区作战 7月24日，日军第11集团军第6师从安徽潜山向太湖进攻，相继突破第31、第68军防线，至8月3日，先后攻占太湖、宿松、黄梅(属湖北)等地，继续西进。第五战区第4兵团以主力在湖北广济(今梅川)、田家镇、浠水地区准备迎击日军，第11集团军和第68军固守黄梅西北一线，调第21、第26、第29集团军由潜山、黄梅西北山区南下侧击日军，至28日先后收复太湖、宿松。第11集团军和第68军乘势反攻，未果，退至广济地区，协同第26、第86、第55军等部继续抗击日军。第4兵团令第21、第29集团军自黄梅西北实施侧击，未能阻止日军，至9月17日广济、武穴相继沦陷。接着日军围攻田家镇要塞。第4兵团以守备要塞的第2军并加强第87军一部固守阵地，以第26、第48、第86军在外围策应作战，攻击日军侧背，激战旬余，终因阵地被日军优势火力摧毁，伤亡甚重，29日田家镇要塞失守。日军继续进攻，10月19日陷浠水，24日占黄陂，直逼汉口。
大别山北麓地区作战 第五战区第3兵团以第51军和第19军团第77军在安徽六安、霍山地区，第71军在富金山、固始(属河南)地区，第2集团军在河南商城、湖北麻城地区，第27军团第59军在河南潢川地区，第17军团在信阳地区组织防御。8月下旬，日军第2集团军从合肥分南北两路进攻。南路第13师团于29日突破第77军防线攻占霍山，向叶家集方向进犯。第71军和第2集团军在叶家集附近的富金山至商城一带依托既设阵地顽强抵抗。
日军第13师团受挫，得第16师团增援，9月16日攻占商城。守军退守商城以南打船店、沙窝地区，凭借大别山各要隘，顽强抵抗，至10月24日，日军逼近麻城。北路日军第10师团于8月28日突破第51军防线攻占六安后，强渡淠河和史河，9月6日进占固始，继续西进。第27军团第59军在春河集(属固始)、潢川一带组织抗击，鏖战旬余，19日潢川失守。21日日军第10师团突破第17军团第45军阵地，攻占罗山，继续西进，在信阳以东地区遭第17军团反击，被迫撤回罗山。日军第2集团军以第3师增援，协同第10师团向信阳进攻。10月6日，一部迂回信阳以南，攻占平汉铁路上的柳林站。12日日军第2集团军攻占信阳，然后沿平汉铁路南下，协同第11集团军进攻武汉。在日军已达成对武汉包围的情况下，为保存力量，中国军队不得不于10月25日弃守该城。日军26日占领武昌、汉口，27日占领汉阳。
武汉会战期间，中国空军和海军也积极参与了作战。在苏联航空志愿大队的配合下，中国空军鏖战长空，与日军航空兵空中大战7次，击毁日机78架，炸沉日舰23艘，有利地支援了地面部队的作战。中国海军也英勇作战，击沉，击伤日军舰艇及运输船只共50余艘，击落日机10余架，但自身也损失惨重，基本上全军覆没。
武汉会战，是抗日战争战略防御阶段规模最大,时间最长,歼敌最多的一次战役，中国军队浴血奋战，大小战斗数百次,以伤亡40余万的代价,毙伤日军20余万,大大消耗了日军的有生力量,日军虽然攻占了武汉，但其速战速决，逼迫国民政府屈服以结束战争的战略企图并未达到。此后，抗日战争进入战略相持阶段。