8月16日，秦牧批准了朱民关于锦州府决战的作战方案。
帝国军开始调配兵力，准备在锦州府一带与倭军展开一场战略决战。
锦州是榆关前一个重要据点。
它的地理位置使它成为一个主要的战略据点。
如果攻陷锦州府，将使帝国军可进军关外三省。
秦牧在一份给在帝国军指挥官们的电报中强调攻占锦州府的重要性，认为胜利完成整场战争的战略反攻的关键是在一个星期内攻占锦州府。
北宁路是倭军连结关内外最重要的陆上通道，锦州城又是这条交通要道上的咽喉。该城四周环山，南傍小凌河、女儿河，地势险要。
锦州府守敌计有倭军第三集团军司令冈村上将指挥的第十三军、第八军，第六军一个师团及原属第十军的一个师团，共计八个师团。连同特殊部队、后勤及征召帝国人组成的的仆从军约30万人。
倭寇凭借炮台山、双山子西山、罕王殿南山、紫荆山、亮马山等高地，以钢筋混凝土工事为骨干，构成若干支撑点式的独立坚守据点，作为外围阵地。依托小凌河、女儿河和城垣构成主阵地。
以城内高大建筑物交通大学、倭寇神社、中纺公司、老城等构成内城核心据点。
为拱卫锦州府，还以第三军1个师团位于义县，第十军1个师团位于高桥，第五军位于锦西、葫芦岛和兴城，第十五军位于绥中一线。
根据军事部的指示和当面敌情，帝国军陆军总司令陈中奎于8月20日拟定了如下作战计划：第一步以奔袭动作歼灭北宁路敌军。
11时步兵开始冲击，迅速突破城垣，进入市区，展开巷战，官兵们以火箭筒和重炮摧毁守军碉堡和街垒、海关、锦州、锦西以外各点之敌，切断关内外敌人的联系。
第二步，集中兵力攻取锦州和打增援之敌。部署是：以第三、第四、第七、第八、第九、第十一等6个集团军及炮兵主力、第二集团军的第五军和另外3个师，歼灭义县至昌黎一线之敌，尔后相机夺取锦州、锦西。
以第一、第二、第十、第五、第六等5个集团军，深入奉天西北及新京、奉天之间，阻止奉天之敌向锦州增援，并随时准备参加攻锦作战和歼击新京增援之敌。
8月22日，帝国军开始行动。第十一集团军和离我3个师及炮兵由建昌营等地奔袭昌黎至兴城一线之敌，至17日占领昌黎，包围兴城、沙后所、绥中等地。吸引了锦西敌第五十四军向南增援。
第四、第九集团军分别自台安、北镇地区出发，于16日包围义县。第三集团军和第二集团军第五师以及炮兵一部，自辽源等地乘火车于20日前后陆续到达义县附近，接替第四、第九集团军对义县的包围任务。
25日，第九集团军配合自八面城南进的第八集团军攻占锦州以北葛文碑、帽儿山等要地，歼敌第二十二师团两个联队大部。
27日，第七集团军在第九集团军一部配合下，攻占高桥和西海口，第四集团军第十二军进占塔山，截断了锦西、葫芦岛之敌与锦州的联系。
28日，炮兵在三个航空师的协助下封锁了锦州机场，切断了敌人的空运。
29日，第四集团军攻占兴城。9月1日，第三集团军、第二集团军第五军在炮兵主力协同下，攻克义县，歼敌第二十师团等部上万人。
至此，帝国军已歼敌数万人，切断了北宁路，完全孤立了锦州。
与此同时，监视奉天、新京之敌的第一、第五、第六、第十集团军和第二集团军主力，分别自九台、清原、开原等地出发，于8月下旬相继进至新民西北，黑山及其东北，法库以南，开原、昌图、伊通地区待机。
帝国军攻占高桥后，前线总指挥徐棠于28日向帝都报告，决定立即攻击锦州府，然后再攻锦西。
29日，秦牧复电同意这一计划，并强调指出：必须将作战重心放在攻占义县、锦州、锦西三点，因为这是整个战役的关键，你们是否能取得战役主动权，决定于你们是否能迅速攻克三点，尤其是锦州一点。
帝国军对北宁路的攻势展开后，白川大将深感形势严重，严令倭军关外派遣军司令本庄上将由奉天派兵增援锦州。
8月27日，本庄上将开始由奉天向锦州空运第四十九师团，但仅运去两个多联队，即因锦州机场被帝国空军封锁而中止。
30日白川大将飞抵新京，9月2日又赴奉天，经过同本庄世界磋商，最后确定如下作战计划：
冈村集团固守锦州府，以求吸引与消耗帝国军主力。第十二军、第九军1个师团和第九十五师团，以及本土的第三十九军两个师团迅速海运葫芦岛，会同锦西、葫芦岛原有的4个师团，共11个师团，组成“东进兵团”，由松井上将指挥，增援锦州府。
奉天地区的主力军共11个师另3个骑兵旅团，组成“西进兵团”，由梅津上将指挥，先向彰武、新立屯攻击，截断帝国后方补给线，然后经阜新趋义县，协同“东进兵团”夹击帝国军；新京关外派遣军则伺机向奉天增援。
在大兵压境的形势下，锦州城内的倭军十分紧张，外围阵地失守后，各部纷纷退入了城内，但仍在做顽强的抵抗。冈村上将的锦州指挥所原设在中纺公司二号楼内，以后转至铁路局大楼东南侧的住宅区一处倭式房内。
外围战斗开始后，炮火使电报、电话遭到破坏，冈村上将不得不到地势较高的神社高地和铁路局大楼顶上的观测所去指挥，12日冈村上将将指挥所移到中央银行大楼的地下室，其他各部队的指挥所，都集中在中央大街路东邮政管理局大楼的地下室。
驻扎在锦州府的倭国空军在与帝国空军的激战中落败，其位于锦州府的机场也被炸毁。