為保障作戰順利，日軍對各部隊進行了明確分工。

豫西地區隊從至盧氏縣公路西進，在長水鎮以西撕開國軍防線，死死牽制大量守軍兵力。

同時刻意營造進攻西安的浩大態勢，以此虛張聲勢，分散國軍注意力，完策應主力部隊，進攻老河口的核心行。

第110師團負責正面攻堅，從魯山一線突破中央軍陣地，隨後沿魯山至南召公路快速穿，進南西北地區，完對南的戰前合圍部署，隨時準備攻城。

戰車第3師團作為攻堅主力，憑藉裝甲部隊的機與衝擊力，突破當面防線後，經葉縣西南保安鎮一路突進，直撲豫西西峽口、淅川一線，切斷豫西國軍退路。

第115師團兵分兩路，一部從舞推進，主力從沙河店突破防線，經板橋、牛蹄一線穿至南南側，與110師團南北呼應，合圍南。

而整場作戰的尖刀力量，便是騎兵第4旅團，該軍配備一個步兵聯隊，先期跟進、超越主力部隊，不計損耗、全速奔襲，直指老河口機場，力求快速佔領、徹底摧毀。

剩餘的第87吉武支隊，隨戰車師團之後，負責清掃戰場零散守軍、肅清殘餘抵抗力量，穩步向南推進，鞏固佔領區。

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