随着战事的扩大，开封会战在后世的史学家们笔下，也变成了中原会战。这么命名的原因，除了地缘关系之外，还有暗指这是一场以中原系的部队为主导的会战。
这场会战的焦点，则是被包围在开封西面一个小村庄的土肥原贤二师团。中原会战的第一阶段，就是一场大规模的围点打援的战斗。中**队用第1集团军的3个师加上200师死死的围住了土肥原贤二，而日军的华北方面军则派出了两个师团又一个旅团的兵力来救援，而在救援的路上，几支出击的中**队又和增援的日军缠斗在了一起。
其中，最先赶来的独立混成第12旅团，在接近开封的时候，就被在开封会战时支援第1集团军，后来往南撤退又杀回来的12军36师挡了一下。36师在开封会战里损失并不大，而12旅团在兰考和第8军则着实的血战了一把。这一仗36师抢占了有利地形，硬是把战斗拖到了第10军的到来。
第10军是中原系的主力野战军之一，虽然比不上第7军那样的头牌，但是这个3师制的甲种军战斗力还是相当可观的。日军第12旅团见势不妙，掉头就往109师团的方向去了。而彭昕上将也顺势就收复了日军只有很少兵力的开封，将之作为前敌指挥部。
第一阶段战斗最激烈的地方是杞县。从商丘方向横过来的日军109师团和中原系17集团军迎面撞上，很快就把这个小县城变成了一个血肉磨坊。这场血战打了4天，17集团军伤亡比例就达到了40%，战斗力严重下降。而从山东过来的第6师团很轻松的就占领了中**队一度已经放弃了兰考，日军两个师团之间的联系完全打通。两个师团长谷寿夫和山冈重厚吸取了徐州一战矶谷廉介孤军冒进险遭歼灭的教训，互相配合，平行推进。
很快，杞县失守，17集团军退往陈留。
在日军向前推进的同时，经过调整的第1集团军和200师也像被包围的土肥原贤二发动了新一轮的攻势。后来的史料揭露，第1集团军在这一次的战斗中，并没有服从第六战区司令长官部按兵不动的指示，在开封会战中打得相当窝火的欧阳定星上将决心用一场胜利来血洗第1方面军不败而退的耻辱。
第1集团军的用力，也促使了日军两个增援师团的攻势加强，因为土肥原贤二已经不顾武士的“荣誉”而跳过方面军司令部，直接向谷寿夫和山冈重厚两位同僚求救了。于是这两个师团的推进速度也发生了一些变化，战斗力更凶狠一些的第6师团，率先攻到了开封近郊，而109师团，则再次被17集团军堵在了陈留，血站数日，始终不能越雷池一步。而第1集团军的拼死抵抗，也使得谷寿夫和土肥原贤二两人之间的距离明明到了步行一天都可以走到，却怎么也过不去的地步。就像这两个人在玩同性恋，相约一起去同志酒吧，可是一个人在里面让人给砍了，另一个人在外面看着，却怎么也进不去帮忙。而且周围看热闹的人都明确的表示鄙视同性恋，纷纷趁火打劫。
打到11月中旬，随着中原部队第15、19军加入到陈留防御战的外围作战的时候，109师团的山冈重厚发现自己也有被包围的危险，就向后撤了几十公里退回了杞县。和第6师团之间的呼应也被从中斩断。这仗再往下就不怎么好打了。
第六战区司令长官部看到战势有利可图，遂命令第8军、第12军投入战斗。这两个军本来就在战场边缘，得到命令后很快的投入了战斗。他们不去管和谷寿夫拼得伤亡惨重的第10集团军，倒是心有灵犀的都压到了杞县附近。109师团面对的中**队也一下子由4个军变成了6个军，足足有10万余人。而且这时候中原军队的又一支生力军71军也杀了出来，目标仍然是退守杞县的109师团。更糟糕的是，日军华北方面军司令部得到情报，在之前中国南北两个政府连年恶战的时候始终都是骑墙，从来没有派兵参战的西川两省的地头蛇，前帝国四大异姓亲王之一的皇甫家族，此次也派出了部队参战，并且一派就是首期3个集团军约20万人，其中两个集团军已经进入中原，正在向双方的作战区域开进。
日军在攻占徐州之后，就已经全力准备进攻中国政府的陪都武汉的战役，华中方面军主力正在长江中下游积极准备沿江西进，华北方面军原本的计划也是沿皖西南下，直取武汉。此时也有三个师团又一律团的兵力被拖到了中原地区。是索性将华北方面军全力西进，全面占领河南，然后绕走汉中取四川在包抄武汉，还是照原计划沿皖西直下武汉，日军统帅部也有些拿不定主意了。
日军参谋本部有人认为先取中原、再夺汉中、西川，然后包抄南方，是一条历史上曾经灭亡中国的汉人政权的老路，也是当前的日本军队应该学习和遵循的必胜之路，应该调集主力军队完成这一战略构想。但是反对者认为目前帝国的兵力要应付这么长的战线，显然是不够的，而且中原地区尚有相当规模的中**队，往西到汉中西川一带的地形以山地为主，并不适合“皇军”的机械化作战，不如照原计划，华北方面军主力沿皖西南下，攻取陪都武汉，彻底打垮中国人的抵抗意志。
争论的结果，似乎是南下派占据了上风，而这个时候，中原会战也进入到了第二阶段，即中原地区的中**队进入反攻的阶段。随着川军的加入，中原地区的中**队有了更多的可用之兵，日军统帅部明白，仅仅靠目前投入的兵力，是很难将土肥原贤二的14师团解救出来了。
11月下旬，被中**队6个军围攻的109师团补给线遭到后方游击部队的破坏，为了避免成为下一个14师团，山冈重厚中将决定放弃杞县，往商丘方向撤退。而眼看着就要打通解救14师团道路的谷寿夫，在川军44集团军加入到开封战场后，也停止了前进的步伐。
土肥原贤二知道，他的援军再也过不来了。靠着空投武器弹药乃至下级军官和士兵的14师团，苦苦撑了近一个月之后，也终于到了再也撑不下去的地步。
11月24日，日军第14师团师团长土肥原贤二中将下令焚烧第14师团军旗，在最后一次突围未果之后，于当日下午2点，面对东方，切腹自杀。第14师团也成了自日军近代化以来，第一支被成建制消灭的师团级部队。
土肥原贤二切腹自杀，谷寿夫第6师团放弃进攻，沿来路撤退。很快，中原会战大胜的消息就传遍了国内外。一时间，认为中**队已经遏制了日军的进攻，战争很快就将结束的言论大行其道。
只有战斗在第一线的那些高级军官们，才知道这样的言论是多么的盲目乐观。历时一个月（算上之前的开封会战的话，是44天）的中原会战，消灭的仅仅是一个已经损失了相当战斗力的14师团，动用的兵力包括开封战役的第1集团军、第8军第12军和后来的第10、第17集团军、第15军、19军、71军、川军的44集团军，前前后后总共投入了约40万部队。而日军只有14师团、独立混成第12旅团和第6师团、109师团不到10万人的部队。4比1的兵力对比下，却是中**队损失近半，而日军除了早早被包围的14师团外，第6、109师团和第12旅团均从容撤走。
严格的说，这算不上一场胜利。即使算胜利，也仅仅是一场惨胜而已。虽然这场会战一扫之前笼罩在人们头上的那种悲观绝望的亡国论论调，但是离真正的胜利，还很远很远。
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