与此同时，日军于10月11日在广东大亚湾的登陆取得了很大进展，广州以及珠江三角洲的大片地区沦陷。
国府用来接收海外物资的粤汉铁路实际上已经被切断了。
此时，日军方面认为最后进攻武汉的时机已经来到，遂下令开始全面进攻。
另一方面，由于知道不会死守武汉，从会战开始前，武汉城内的百姓以及重工业、学校就在向大后方撤离；到了现在，武汉已经是一座空城。
10月24日，校长正式下令放弃武汉。
当晚，其乘坐飞机离开武汉前往衡阳。
10月25日，日军第6师团牛岛支队先头部队占领汉口；10月26日，第27师团占领武昌；10月27日，汉阳沦陷。
至此，武汉三镇全部沦陷，武汉会战已经基本宣告结束。
而陈默的中央警卫军所部，其中玄武师和第三师跟随薛岳的第一兵团退往修水河南岸地区；而他自己则带着余下的四个师以及李延年的第2军退往了洞庭湖以东地区。
至11月中旬左右，中日双方再次进入相持阶段。
武汉会战是中国抗日战争从战略防御转向战略相持的转折点，也是日本由战略进攻被迫转为战略保守的开始。这场会战深刻改变了中日战争的走向。
对中国的影响：在战略撤退中赢得生机
粉碎速胜，拖入持久战：中国军队以空间换时间，成功粉碎了日军“速战速决”灭亡中国的企图。日军没有歼灭中国军队主力，反而陷入了他们最不愿看到的持久战泥潭。
争取宝贵时间，奠定长期抗战基础：会战为将大量工业和人才迁往西南大后方争取了时间。同时，会战也凝聚了民族精神，鼓舞了全国军民的抗战意志。
对日本的影响：陷入消耗战的无底深渊
兵力物力遭受巨大消耗：此战日军虽胜，但付出了惨重代价。巨大的消耗使其无力再发动大规模战略进攻，兵力不足的问题也日益严重。
国力枯竭，战略破产：庞大的战争开支远超日本国力。不仅“速战速决”战略彻底破产，也迫使其放弃“北进”计划，转而实施“南进”。
日军发动武汉会战的目的就是想通过占领武汉（和广州）来迫使国府投降，但最终国府不仅没有投降，还在武汉会战后构筑了大量新的防线。
鉴于种种原因，日本陆军省于1938年12月6日下达了新的《对华处理方略》。方略中明确规定在华日军不应企图扩
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