第三次长沙会战是在太平洋战争爆发后打响的。有人说蒋介石称不上是一个高明的战术家，但他起码是一个有远见的战略家，在抗战的头四年，一遇到局面快撑不住，蒋介石就给国人打气，说再撑一下吧，如果我们再撑一下，国际形势肯定能转变。
确如其言，进入1942年初，国际形势真的发生了根本性变化。日本在珍珠港对美国不宣而战，将盟国拖入了亚太战事，中国不用再独自抵抗了。
1942年春，美国出动机群对东京实施了轰炸。轰炸结束后，飞机原拟飞往第三战区衢州机场进行降落，虽然因气候恶劣等原因，飞行员没能如期在机场降落，但衢州机场由此成了日军的眼中钉、肉中刺，必欲除之而后快。
五月中旬，总部驻上海的日军第十三军集中十余万兵力，开始沿浙赣路发动大规模进攻。5月26日，日军第十三军总部获得情报，得知被中国称为“虎部队”的七十四军已进入第三战区。
春华山一役，七十四军尽管受挫，但其强悍的作战能力以及重创日军的战斗过程仍令日军指挥层感到后怕，惊叹七十四军是“一支相当活跃的军队”。七十四军曾经在战场上消失了一段时间，如今复出江湖，自然是善者不来，来者不善，因此这一情报立刻引起了日军第十三军的高度关注。
情报并没有透露七十四军的具体位置。日军第十三军总部推断，七十四军会被部署在预想中的衢州附近阵地，进攻该区域附近的可能性也极大。
情报是真的，推断也大致差不离。其实在日军发起进攻之前，中国统帅部也提前侦知了日军的此次作战计划，并对此做了准备。
第三战区处于长江下游的敌后区域，所辖部队不是杂牌就是游击队，无论装备还是战斗力都无法和长江中游的主力战区相比。于是军委会临时决定调入七十四军等部，以增强第三战区的实力。
按照预定作战计划，第三战区将以衢州为核心与敌决战。这一作战计划也基本上是套用了内地战区“后退决战”的成熟经验。
七十四军被控置于衢州外围，准备在一线兵团挫敌锋芒后，再以逸待劳进行反击。在七十四军进入第三战区后，蒋介石专门指示，对七十四军所在位置及行动须严格保密，任何人不准泄露，电报往来中更不得提及，所以日军第十三军尽管能够截获和破译中方密电，但却无法掌握七十四军的具体位置和行止。
5月27日，西进日军集结于衢州东南方向，开始在七十四军的正面展开搜索。此前七十四军已在衡山的石湾经过将近五个月的持续整训，损失兵员和战力得到了全面恢复，官兵们的作战欲望都很强。五十一师首先与日军第二十二师团接战，双方激战两天，处于相持不下的状态。
三战区作为落后战区，兵站辎重非常不健全，当时江南又正值梅雨季节，赶上了六十年未遇的大暴雨，山洪暴发将桥梁都给冲垮了，导致原先就不足的输送能力更加薄弱。七十四军后勤补给的困难很大，本应补发的四百万发弹药只实得五十万发，军粮也运不上来，曾经有好几天全军不得不在山里靠喝粥度日。这些不利条件毫无疑问地都影响和限制了七十四军的发挥，但王牌就是王牌，在五十一师的阻击下，日军第二十二师团死活冲不过去，气急败坏之下干脆选择绕过了五十一师阵地。
五十一师后面是五十八师，日军第二十二师团还是过不去，并遭到了异乎寻常的强力抵抗，而其他方向的日军却几乎未遇任何阻力便到达了预定地点。日军第十三军总部感到很是吃惊，由此怀疑七十四军可能就潜藏于日军第二十二师团对面的山区之中。
为了找到七十四军，日军尝试了很多侦察方法。他们很早就认识到，包括第七十四军在内的“中央军”以黄埔系军官为骨干，而黄埔系提倡国家至上，民族至上，在抗战问题上毫不犹疑，异常坚决。这样的部队不易策动叛变和通过内线获得情报，最好的办法还是通过无线电侦听和破译密码，来了解其动态。
日军第十一军动用了多部测向器，以侦察七十四军电台的位置。因为按照当时中国军队的通行做法，无线电台总是靠近指挥机关，测出电台位置也就知道了该指挥机关的地点。
就在日军实施测向的同时，一个意外事件让他们原先的猜测得到完全证实。5月31日，日军第二十二师团在公路上截获一辆中方军车，车上乘有一名七十四军的副官。在该副官中弹牺牲后，日军从他身上搜到了一些文件和无线电情报，由此得知七十四军就在衢州以南的山区，军部及其三个师的具体位置也都被一一确定。