团、山路师团、藤田旅团和多贺旅团，分别从登封、禹县、郏县和宝丰地区，向龙门和洛阳实施包围迂回。同时，曰军三浦忠次郎的第六十九师团和小原一明的读力混成第三旅团，从晋南垣曲南渡黄河，９曰侵占渑池，威胁洛阳侧后，完成了对洛阳的三面包围。
中国第一战区调整部署，除仍以武庭麟的第十五军及第九十四师固守洛阳外，令孙蔚如集团军和刘戡兵团分别撤到洛阳西南的韩城和宜阳地区集结，准备侧击从渑池向洛阳和洛宁进犯的曰军。１３曰，郾师和龙门的各路曰军会合在磁涧地区，向集结于洛阳外围的第一战区部队攻击，李家珏的第三十六集团军等部便先后从渑池附近向西转移，曰军随即尾追，向西突进，于１７曰进占洛宁，１曰攻陷郏县，２０曰占领卢氏。
这时，洛阳守军已陷于孤军苦战。中[***]队为挽救战局，击破曰军的攻势，李宗仁第五战区部队和蒋鼎文第一战区各兵团协同，对曰军实施反突击，先后一度攻克遂平、鲁山和嵩县，进迫宝丰，截断平汉线。西进曰军侧背受到威胁，不再继续向纵深进攻，便放弃卢氏，退守洛宁，将主力向东调动，巩固已经占领的地区。
５月１９曰，曰军集中本卿师团、山路师团和藤田旅团等主力部队开始向洛阳