1941年1月16日，日军大本营陆军部会议正式通过《对华长期作战指导计划》。其中指出：至1941年秋季以后，在华日军应转入长期持久战的态势，而在此之前的夏秋之际，应“发挥综合战斗力量，对敌施加强大压力，以期一举解决事变”。
日本陆军部次官阿南惟畿在会上提出了应“进一步考虑关于积极努力解决中国事变”的意见，并受到重视。
阿南惟畿曾就读于日本陆军大学。从陆军大学一毕业，就被选拔为日本天皇的侍从武官，受到日本天皇的偏爱，成为日本皇室有意挑选培养，放在陆军中，作为制衡随着战争的持久与扩大而日益跋扈起来的陆军势力集团的一名心腹将领。所以，尽管他并没有多少战功与实绩，却飞黄腾达，青云直上，提升得很快，年纪轻轻的就当上了陆军部次官。
4月中旬，阿南惟畿带着大本营的指示，从东京来到汉口，接任第11军司令官的职务。随后阿南惟畿便指示其参谋人员研究夏秋期间对长沙进行作战等有关问题。
6月，阿南惟畿在第11军的一次幕僚会上明确指出：攻取长沙不成问题，高山、大河何所惧，应立即进行具体研究。他还对作战方针、规模等问题做了具体指示。这样，日军第11军就开始了以当年夏秋之际发动对长沙的进攻作战为主题的研究。
6月下旬，阿南惟畿批准了其幕僚拟订的旨在进攻长沙的秋季作战大纲。
7月10日至12日，日军第11军对作战大纲进行了兵棋推演。其作战计划概要如下：
一、关于作战目的：
为摧毁敌抗战企图，予第9战区敌军以深重打击，不以占领地点和夺取物资为目的。
二、关于作战名称：
略称为“加号作战”。
三、作战方针：
9月中旬，军之大部大致已由新墙河——大沙坪一线开始向株洲方面采取攻势，主要在汨水以南、长沙以北地区消灭第9战区敌军。大致于10月上旬结束作战后反转，集结兵力于岳阳附近。
四、关于兵力使用：
第3、第4、第6、第40师团的各主力，第13、第34、第39师团、独立混成第14旅团的各一部，以及其他军直辖部队和协助部队。
五、作战指导要领：
1、军自8月上旬开始作战准备，至8月末完成。
2、军大致自8月下旬开始行动，将作战兵力由水路或以徒步行军或由铁路，向第6师团的警备地区集中。
3、军由9月中旬初至10月上旬末实施作战，消灭第9战区敌军。
第一期(汨水以北作战)
为攻击汨水以北敌军，首先以一部兵团由新墙河、大沙坪附近开始攻势，继以主力进占汨水右岸(即北岸，下同)一线，准备渡河。
另以一支部队在岳阳附近乘船待机。
第二期(汨水以南至长沙之间)
军根据准备工作的进展，陆续渡过汨水，以其左岸(即南岸，下同)敌主力的中央，大体在长乐椊鹁畻长沙道路西侧地区突破，在长沙以北进行围歼敌军。此时，先命一支部队抢在主力渡河之前，在营田附近上岸，牵制该方面之敌。
第三期(向长沙以南株洲椘占浏阳一线追击)
甲、在第二期作战中，如未能取得预期效果，则应追击敌军并进占株洲椘占浏阳一线，摧毁株洲附近敌根据地。
乙、敌主力如不在汨水南岸停留而向长沙、浏阳一线撤退时，军应立即自汨水前进，乘敌态势未整之际将其消灭。
丙、敌主力如不在汨水、长沙之间停留，而向株洲以南撤退时，则应向株洲椘占浏阳一线挺进，摧毁敌根据地，结束作战。
丁、本作战虽预定于10月上旬末结束，但根据情况需要，可延长到1月中旬。
六、上述期间，在江北方面应长期确保作战地域。参加作战以外的江南各部队应进行小规模出击，尽力拖住敌人，为应付情况的变化，应保持预备兵力。
七、以上作战一经结束，应即向岳阳方面集结，其后，各部队返回原驻地。但第40师团等应一面扫荡修水河河谷方面之敌，一面向原驻地返回。
……
就在日军第11军紧锣密鼓的准备进攻长沙的“加号作战”方案时，欧洲爆发了苏德战争，从而使得日军大本营在是否进攻长沙问题上产生了争论，日军进攻长沙的计划也随之一波三折。
1941年6月上旬，当日军大本营得到德苏开战不可避免的情报后，立即开始考虑准备南北作战的设想。6月22日，德苏双方开战后，大本营立即决定派军队进驻法属印度支那南部。7月11日，又发布了对苏警戒的战备命令，随即进行了所谓的“关特演”。
苏德战争爆发后，日军大本营做出了南北作战的方案，即不单纯决定对苏或对美英作战，而是根据情况，做好南北均能出动的态势。为此大本营曾考虑在对苏作战时，从中国派遣军抽调5～8个师团北进，其中包括第11军的第4、第6、第33师团，同时还将其第3、第13师团列入抽调计划。这就不能不影响到正在准备进行长沙作战的第11军。
在这种情况下，第11军一面继续加紧作战方案的准备工作，一面派人赴东京，商讨长沙作战的有关事宜。虽然大本营对于到底抽调多少武汉地区的日军北进未做出最后决定，但却大体上商定：