日軍部署
爲了迅速“解決中國事變”，日方決心集中兵力進犯中條山，並陰謀策劃全殲中國守軍。爲此，日本中國派遣軍“不顧警備地區治安狀況的下降”，“從華中抽調第17、第33兩個師團”，配屬華北方面軍。再由關東軍調集飛行第32、第83戰隊，第3飛行集團主力，在運城、新鄉兩個機場展開，擔任空中配合。接着，日華北派遣軍將其所轄兵力作了適應性調整，編成了參加中條山會戰的序列——第1軍：第33、第36、第37、第41師團，獨立混成第4、第9、第16旅團，軍預備隊;方面軍直轄兵團：第21、第35師團，原配屬35師團之騎兵第4旅團一部及第3飛行集團。指揮官：華北方面軍司令官多田駿中將。總兵力約10萬餘人。
爲了配合對中條山的進攻，1941年上半年，日本組織63個大隊(相當於7個師團)的兵力，對中國東南沿海首先實施封鎖。同時，在正面戰場實施了所謂靈活的速戰速決的作戰，即發動豫南、上高戰役。並於同年3月，發動了中條山的外圍作戰。以第36師團發動對第27軍作戰，打擊了集結在晉東南陵川一帶的國民革命軍第27軍的作戰;以第37、第41師團發動對第15軍作戰，在翼城以南、絳縣以東地區襲擊了與主力脫離的第15軍。以期爲向中條山的大舉進攻創造有利的戰役態勢。
經過周密的部署，日華北方面軍“着由第1軍從山西省方面攻擊，直轄第21與第35師團從河南省方面攻擊”，決心“置作戰地區於張馬—垣曲一線，分成東西兩個地區，把重點始終保持在西部地區”。企圖“在正面利用已設陣地及黃河的障礙，以挺進部隊切斷退路，從兩側地區神速楔入突破敵陣，將敵完全包圍，接着以迅速的內部殲滅戰和反覆掃蕩，將敵完全圍殲”。
從4月底到5月初，日軍徵調頻繁，並製造種種謠言，以此爲掩護完成了進攻中條山的部署：“第36、37、41師團及第3、9獨立旅團，僞24師，分佈於中條山西面之絳縣、橫嶺關、聞喜、夏縣、安邑、運城、解州、永濟、風陵渡、河津及聞喜、夏縣以北各地區。
第33師團附第4獨立旅團分佈於陽城、芹池、沁水一帶。第35、21師團及僞軍張嵐峯、劉彥峯分佈於溫縣、沁陽、博愛、董封、新鄉、焦作、高平、長子、陵川等地區。”
國民革命軍--國軍部署
與日軍在中條山地區積極部署的同時，重慶國民政府軍事委員會根據“保守要地，力圖持久，奠安內部，爭取外援”的指導要領，確定了“加強中條山及潼洛工事，積極訓練”的戰略原則。有鑑於此，4月中旬，參謀總長何應欽到一戰區巡視。時任第一戰區司令長官衛立煌因拒絕反共摩擦，受胡宗南等人排擠，不見諒於蔣介石，於1941年春到重慶述職後，被軟禁在峨嵋山未歸。
4月18日、20日，在洛陽的第一戰區長官部，何應欽連續兩次主持召開了由第一、第二、第五戰區軍以上長官參加的軍事會議。
根據各方提供的情報，何應欽判斷：“晉南之敵，似將逐次奪取我中條山各據點，企圖徹底肅清黃河北岸之我軍，然後與豫東之敵相呼應，進取洛陽、潼關，以威脅我五戰區之側背，或西向進窺西安。”指示：“爲確保中條山，(一)第一步，應相機各以一部由北向南(93軍)，由東向西(27軍)，與我中條山陣地右翼各部，合力攻取高平、晉城、陽城、沁水間地區，以恢復廿九年四月前之態勢。(二)第二步，與晉西軍及第二、第八戰區協力，包圍晉南三角地帶之敵，而殲滅之。(三)最低限度，亦須能確保中條山。”
4月28日，國民政府軍事委員會進一步做出日軍有從濟源、橫皋大道會犯垣曲企圖的判斷，決定：
(一)加強陣地工事破壞阻塞主陣地前道路;
(二)先製出擊打破敵之攻勢;
(三)第二戰區晉西部隊向同蒲、第五戰區汜東部隊向隴海牽制策應。
在上述判斷指導下，中條山地區的國軍主力7個軍進行了相應配置：第9軍裴昌會部在豫北重鎮濟源;第43軍趙世鈴部在山西南端之垣曲;第17軍高桂滋部在絳縣地區;第3軍唐淮源部、第80軍孔令恂部在聞喜、夏縣地區，馮欽哉部第98軍武士敏部在董封鎮一帶，第15軍武庭麟部在高平地區。另以4個軍配置於太行、太嶽地區，作爲策應。
