南京战场的焦灼状况在中日双方的大本营引起截然不同的反应。
此时国民政府大本营已经迁到武汉，蒋介石作为最高军政长官代表大本营通令嘉奖坚守南京的十九路军和中央军战斗序列，同时发布命令，正是授予孙百里上将军衔，把十九路军的升级为集团军，军队的规模扩大为十五个师。接着，大本营连日召开军事会议，重新检讨南京的战略部署，讨论是否增兵与日军决战。
与会的有白崇禧、何应钦、陈诚等十几位高级将领，他们在会议上分成泾渭分明的两派，以白崇禧为首的保守派认为南京保卫战已经达到了既定的目标，无论在政治上还是军事上，都给日本以极大的打击，所以应该按照既定的战略，把工业企业向大后方撤退，同时开始部署保卫徐州和武汉。如果继续投入重兵在南京战场，日军势必也要增加兵力，保卫战就演变成消耗战。南京距离上海太近，又毗邻长江，利于日本海空优势的发挥，不适合作为决战的地点。
以陈诚为首的激进派则认为，南京保卫战已经证明了，只有和日军的装备相当，指挥得当的话，就有机会击败敌人。十九路军的装备和战斗力与日军不相上下，由他们为主力，中央军和其他部队配合，可以在南京附近集中至少五十万的兵力，争取歼灭日军两到三个师团，以日本目前的状况很难再有新锐部队增援，如果取得了决定性的胜利，说不定可以迫使其放弃继续侵略中国的企图。
正当中国大本营的两派人马在争论不休，难以决断的时候，日本陆军在南京陷入困境的消息终于惊动了日本天皇，裕仁在1月9日召开的御前会议上对战局表示高度的关注，要求大本营立即拿出打破僵局的办法，挽回皇军的声誉，并表示，如果兵力不足的话，可以把拱卫皇宫的几个近卫师团调到中国。
随后，日本大本营紧急召开海军部和陆军部联合会议，商讨如何增援华中方面军。会议最后决定，从朝鲜方面军抽调一个师团，从关东军抽调两个师团，共三个师团的兵力紧急增援南京，同时增派四个轰炸机中队支援陆军作战。
1月12日，日本海军舰艇编队在陆、海军航空兵轰炸机的支援下，对幕府山要塞进行空前猛烈的炮击，钢筋混凝土结构的要塞在大口径舰炮和重磅航空炸弹的连续攻击下轰然倒塌，十几门要塞炮也全部被炸毁。日本海军舰艇长驱直入，切断了南京与浦口之间的水路通道，使南京守军无法从江北得到兵力和物资的补充，前线的伤员也不能在运到后方，形势开始恶化。
李从文集团在攻克芜湖以后，开始遭到日军的顽强抵抗，从日本本土增调的轰炸机中队不分昼夜地轰炸十九路军的阵地，使其每前进一步都必须付出极大的代价。先前跃跃欲试的地方部队，看到日军加强了攻势，纷纷偃旗息鼓，继续观望。
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