这一仗，中国守军毙伤日军近一万六千人，付出伤亡约两万人的代价，取得了又一个大捷，何应钦称之为“开战以来最精彩之作战”。日军大贺茂师团及池田独立旅团伤亡超过百分之七十，樱井师团也受重创。会战中，中共地下党员、上高县县长黄贤度，动员四分之一的上高民众，冒死支前捐粮，运送给养弹药和伤兵，不少人还直接参战，为会战胜利提供了保障。
罗卓英为王耀武军请功，说他们在这次战役中“战斗力量坚强”。他们“拼死力拒，虽血肉横飞、伤亡惨重，仍不稍退，是日一日间敌我伤亡均在四千以上”。国民政府向第七十四军颁发了第一号武功状和最高荣誉“飞虎旗”。王耀武和第一五三旅旅长张灵甫也受到表彰。
上高会战之后，王耀武军和另外的四个军一起，首批换上了苏式装备，得到四门一一五毫米榴弹炮，八门七十六毫米野战炮，四门三十七毫米反坦克炮，二十五挺七点六二毫米M1910水冷式马克西姆重机枪，七十挺七点六二毫米M1910马克西姆·托加莱和M1928德克恰廖夫轻机枪。
畑俊六见日军在豫南和上高两次会战中接连失败，很想扳回一局，紧接着就发动中条山会战，日军称之为“中原会战”。
中条山与太行、吕梁和太岳三山互为犄角，战略地位十分重要。抗战全面爆发后，随着山西各个要隘相继失守，中条山的战略地位更加突出。卫立煌第一战区的部队，约有十八万人驻守这里，控制着河南北部和山西南部，屏蔽了洛阳与潼关，进能扰乱敌后，退可凭险据守。如果日军占领了中条山，就有了南进北侵的“桥头堡”，既可渡过黄河南下，问津陇海，侵夺中原，又能北上连接日军在山西的占领区。所以，蒋介石说中条山地区“关系国家安危”。
畑俊六现在着手实施西尾寿造在年初提出的歼灭山西南部国民党中央军的计划。多田骏动用岩松义雄第一军的原田雄吉第三十五师团、井关仞第三十六师团、安达二十三第三十七师团、清水规矩第四十一师团、池上贤吉独立混成第九旅团和若松平治第十六旅团，畑俊六又从华中阿南惟畿第十一军抽调樱井师团，并从别处抽调田中久一第二十一师团，共计动员六个师团和三个旅团，总共十多万兵力，参加中条山会战。另外，日军大本营在4月19日从关东军调来飞行第三十二战队、第八十三战队以及第三飞行团主力担任空中支援。这些军队由华北方面军司令官多田骏统一指挥。
多田骏企图彻底消灭张马到垣曲一线西面的中国军队，重创该线东面的守军。他命令岩松义雄用第一军主力攻击中条山西北侧，将三个师团和两个独立混成旅团从左到右并列，分别从桑池到张店之间多处突破，推进到垣曲和垣曲以西的黄河北岸，切断第一战区部队，然后加以围歼。又命令一个师团从阳城向南攻击，另派两个师团分别从沁阳和温县向邵源方向攻击，协同第一军主力夹击中国军队。
岩松第一军为了成功地包围中国守军，部署了双重包围兵团，安达师团和清水师团组成外侧包围兵团，井关仞师团与池之上旅团组成内侧包围兵团。他们还部署了经过严格挑选的挺进部队，准备在守军退却时，抢先占领黄河北岸要点，截断守军退路。
卫立煌统一指挥中条山地区的中国军队保卫晋南战略要地，他的兵力包括曾万钟第五集团军和刘茂恩第十四集团军所辖的六个军，加上裴昌会第九军、范汉杰第二十七军和孔令恂第八十军等部队。
第一战区的这些部队，由于执行蒋介石“反共”、“限共”的政策，对日军疏于防守。4月份，日军向中条山周围地区集结时，军委会才电令黄河沿线各战区迅速加强阵地及河防工事。18日，何应钦在洛阳主持召开第一战区、第二战区和第五战区军以上长官军事会议，研究中条山作战计划，竟然将敌情与“匪情”（诬指八路军）相提并论。日军进攻迫在眉睫，一些国民党将领仍在讨论如何瓦解共产党。直到20日召开第二次会议，何应钦才提出，为了确保中条山，第一步应由各战区派出部队，从北向南、从东向西，配合中条山阵地右翼各部，合力攻取高平、晋城、阳城和沁水之间的地区；第二步与晋西军及阎锡山第二战区和朱绍良第八战区协力包围晋南三角地带的日军；而最低限度的目标也要保住中条山。
卫立煌将第一战区的主力做了如下部署：裴昌会军驻守河南北部重镇济源；赵世铃的第四十三军驻守山西南端的垣曲；高桂滋的第十七军驻守绛县；唐淮源的第三军和孔令恂军驻守闻喜和夏县，武士敏的第九十八军驻守董封镇一带，范汉杰军驻守高平。另外四个军部署在太行与太岳地区，作为策应。
5月7日下午，多田骏指挥六个师团另两个独立混成旅团，在航空队支援下，从东面、北面和西面向中条山地区发动全面进攻。
在东线，日军出动三万多人，原田师团主力和田中师团一部，加上佐久间为人骑兵第四旅团一部，由张岚峰和刘彦峰的伪军配合，沿道清路西段分三路向济源和孟县进犯。在西线，日军也出动三万多人，安达师团主力和井关仞师团一部，加上若松平治独立混成第十六旅团，从闻喜和夏县东南向张店镇进犯。在北线，日军也有三万多人，清水师团及池之上贤吉独立混成第九旅团，采用中央突破的闪电战术，从横岭关方面向横垣大道西侧猛攻。在东北线，日军出动一万多人，樱井师团一部及津田美武独立混成第四旅团一部，从阳城方面向董封镇一线攻击。