鄂豫皖根据地，项政委接到沂蒙军区的战情通报及预测，经延安总部的批准，致电了军委会，也表达了新四军一支队愿意出击的意愿。
重庆常申凯也很意外，1940年下半年两党闹得不可开交，共党还会关心第五战区的战况。常申凯长叹一声，吩咐将电报转发给第五战区的李宗仁。其实国军也判断到了日军有进攻豫南的意向，并在积极做备战的准备。
李宗仁收到常申凯转来的电报，感慨的对周围的将军道：\"与共产党的胸怀相比，国府着相了。
李宗仁认真看了李振华的战情通报与预测，电文中预判的日军进攻方向与自已的判断基本一致，应对策略也和自己的策略基本一致，都是采用避实击虚的战略，留少数兵力正面抗击，主力转向两翼，待日军进攻兵力分散之时，从其两侧及背后围歼日军。
李宗仁也开始对李振华产生了兴趣，去年李振华预测法国速败，他是知道的。他好奇远在山东的李振华是如何能制定出与第五战区极为相似的作战计划的。而且还肯定的预测了日军进攻的时间：22日一25日。
另外新四军提出配合第五战区作战也减轻第五战区的部分压力，打仗谁会嫌弃人多。以新四军灵活的战术，骚扰和延缓日军的补给，肯定是没有什么问题的。
果真如电报所说，1941年1月24日日军在司令官园部和一郎的指挥下，分左、中、右3个兵团，分三路，向豫南发起进攻。日军第3师团向信阳北侧中国守军阵地实施奔袭，企图切断守军退路，但遭到中国军队第2集团军第68军的顽强抵抗，奔袭未能奏效。
25日，日军主力由信阳、罗山地区沿平汉路及其两侧，分三路向遂平、舞阳、上蔡地区进攻。日军出动后，大别山派出的第七团、新五团与李先念部在信阳、罗山一带骚扰，打击日军后勤部队。26日，日军各路分别进至泌阳、高邑、确山、邢店一线，27日进至春水、沙河店、驻马店东西之线。此时，中国军队第31集团军汤恩伯部第85军由临泉向上蔡附近机动，第13军由舞阳向象河关附近逼近；第2集团军孙连仲部以第68军向象河关以南之日军尾击，第55军由南阳向唐河方面前进。29日，左翼日军第3师团在尚店、小史店附近遭守军猛烈攻击；右翼日军第40师团在上蔡、汝南间也遭侧击。30日，中路日军第17师团以一部向上蔡增援，以主力经西平向舞阳迂回，企图与左翼第3师团夹击舞阳以南之中国军队。但第31集团军已令位于舞阳以南之第13、第85军分别向叶县、郾城方向转移，日军合击计划落空。而其后方的泌阳、正阳等地却被中国军队占领，日军后方受到袭扰，弹药补给困难。
日军第3师团从舞阳撤出后，于4日攻占南阳，6日放弃该城向唐河、泌阳方向撤退。中国第13军顺势收复舞阳后，即向南阳方向追击日军，日军攻占了南阳、唐河，孙连仲夺回，日军向信阳方向撤退，在铜柏地区遭29军截击，新四军第7团、新五团及李先念部参与了截击。在上店、红银河、胡家店、老虎庙、铜柏大量布雷，在老虎庙、铜柏动用了50多门飞雷炮、八门火箭炮。最终与29军一部一起全歼了这股日军。
与此同时，由舞阳南撤的日军第17师团及第15、第4师团各一部，在象河关附近遭到中国军队猛烈打击，伤亡惨重，向南溃退。
豫东、皖北之日军华北方面军第211师团一部和骑兵第4，旅团主力为策应豫南方面作战，分路向太和、界首前进。中国军队第92军与骑兵第2军在涡河、淝河、沙河之线英勇抵抗，双方伤亡均重，日军攻陷太和、界首。中国军队固守沙河、黄汜、顽强抗击，日军退却。
11日各路日军均退返信阳地区，恢复战前状态。豫南作战至此结束。此役，共毙伤日军余人。
豫南会战以侵华日军失败中国军队胜利而告结束。有力地打击了侵华日军的嚣张气焰。豫南会战的胜利，是国军正面战场难得的一次顺利，第五战区司令长官李宗仁声望大增，这是他继台儿庄大捷之后的又一次胜利。
战后，李宗仁专门致电延安总部、新四军军部表达感谢之意。对于新四军在大别山、八路军在铜柏山也采取了默认的态度。
而此时的山东根据也发生了一件大事，滨海军区独立营朱信斋部发生叛乱，过年期间，滨海军区社会部截获了朱信斋的叛逃的密信。
得到确切的证据后，滨海军区采取了断然措施，带部队包围了朱信斋部，朱信斋意图反抗被军中共党员制服，朱信斋部被缴械。
陈司令请示沂蒙军区如何处置，沂蒙军区产生激烈的争论，有人主张杀一敬百，有人认为不可草率，毕竟是未遂，担心对以后收缩地方武装产生影响。最后上报到军部、延安总部。朱信斋这事有些特殊，他投靠的是国党，不是日本人。现在是国共合作期间，很难以叛乱罪论处，虽然他信中有处置军中共产党之意，但未遂。延安总部来电给出指导意见，交由沂蒙军区军事法庭审判。军事法庭经过激烈的辩论，判处朱信斋及其同伙3一8年有期徒刑。
山东沈鸿烈抗议沂蒙军区破坏抗日统一战线。沂蒙军区表示审判朱信斋有罪，并不是因为他要脱离我军加入国军，而是因为朱信斋意图谋杀军中共产党，犯了谋杀罪。并拿出朱信斋的亲笔密信，指出朱信斋要断然处置军中共产党是这一段，堵住了沈鸿烈的嘴，沈鸿烈只能怪朱信斋行事不密，加上沂蒙军区实力雄厚沈鸿烈也无可奈何。至此这一事件慢慢落下帷幕。
滨海军区对原朱信斋部进行了全面接管改造。最后撤销其独立营编制，人员经甄别改造后分散并入其它部队之中。
山东军政委员会还就此事专门发文到各根据地，要求各根据地要以此事为戒，加强对此类独立地方武装的管理，降低其独立性。要求各根据地增派政工人员到此类独立地方武装，对部队进行思想改造，同时派出正规部队与其进行混编，消除此类隐患。