好战而且希望速战速决的武藤章当然极力反对石原莞尔的这种主张，他力主“大日本帝国”征服亚洲的关键就在中国，这是一个有利时机，要加以把握，而争取速战速决。石原与武藤二人的分歧，实际上也反映了军部乃至日本国内好战派与保守派之间的分歧。不过这种分歧不在于“要不要侵华”的问题上，而在于“采取什么样的措施侵华”的问题上。开始，表面上似乎是持保守态度的石原占了上风。因为近卫内阁采纳了石原莞尔的意见，派出代表与中国当局进行谈判。然而，前线的形势却在军部好战派的推波助澜之下，不断紧张和白热化。首相近卫文不得不觐见天皇，召开紧急内阁会议，商讨是否出兵。7月11日，内阁通过了向中国增派5个师团兵力的决定，战局进一步扩大，实际上，形势是越来越向武藤章所期待的方向发展了。
为了适应战场形势的发展，武藤章指导制定了《在华北行使兵力时对华战争指导纲要》，确定了进一步扩大侵略的具体计划——首先，击败平津地区的国民党第二十九军，然后攻打国民党中央军主力，以摧毁国民党中央政权为目标，最终“通过全面的战争从根本上彻底解决中日间的问题”。这份《指导纲要》很快于7月17日在参谋本部获得通过，并向侵华日军颁布。这一行动反映出好战派逐步占了上风，而武藤章不遗余力地参与和出谋划策，推动了这场战争的愈演愈烈。
1937年8月13日，日本侵略军借口“虹桥事件”，向上海发起大规模进攻，中国驻军在司令官张治中的指挥下，奋勇抗击。七七事变与八一三事变的发生，标志着日寇全面侵华的开始。
上海战局并非武藤章所料想的那样进展顺利而获得速战速决，武藤章于是向参谋本部提出增派兵力的主张。8月20日，参谋本部批准了他的意见，增派4个师团赴沪参加侵华战争，这样，日军投入侵华作战兵力就达到了11个师团。
9月4日，武藤章又会同参谋本部第二课课长、陆军省军事课课长、军令部第一课课长以及海军省军务课课长等人共同商讨，最终决定继续增兵，在华北给中国军队以打击，并进入保定一线。同时要在上海附近击退中国军队，于11月初占领上海。
9月6日，武藤章觐见天皇，将他们共同商讨的增兵方案奏呈天皇，获得了天皇的批准。第九、第十三、第一○一师团以及台湾守备队奉命开赴上海，同时后备步兵4个大队集结，准备奔赴上海侵略战场。
这时，武藤章并没有闲下来，他渴望已久的“愉快的事情”发生了——侵华战争终于开始了!9月中旬，武藤章主持起草了《战争指导纲要》，为了更便利有效地指挥前线作战，他在纲要中提出设立大本营的主张。
指挥全面侵华战争的日本大本营陆军部门札9月下旬，日本华北方面军在侵占保定后，准备继续向南，一举拿下石家庄，但大本营则希望就地消化“战果”。武藤章在大本营内部积极活动，促使大本营最终通过了华北方面军的作战方案。10月5日，大本营决定从华北方面军调兵支持华中战场，把主战场转移到进展受挫的上海方面。6日，武藤章上奏天皇新的作战计划，提出进行山东作战，同时派精锐兵力在海州登陆进行陇海线作战，以造成夹击山东并攻击南京的态势。进入10月中旬，武藤章开始主持研究对华南沿海地区的作战问题，并制定出《华南作战要领》，决定在攻占南京之前进行华南作战。
1937年11月，武藤章这个在幕后“运筹帷幄”的“智囊”，被派任华中方面军副参谋长，赶赴日本侵略军进展迟滞的上海战场。日军在上海的进攻，遭受中国守军的顽强抵抗。日军虽然一再增兵，并派出军舰协同作战，但死伤惨重，至11月中旬，尚未能占领上海。武藤章赴沪伊始，就立即向大本营提出建议，派遣一支部队在杭州湾登陆，从背后包抄上海，大本营批准了武藤章的意见。随后，武藤章马不停蹄地飞往华北方面军驻地，商谈组建第十军开赴上海的事宜。
大本营计划由华北方面军抽调一个半师团的兵力，与国内两个师团的后备部队，编成三个半师团的新军，即第十军，在杭州湾登陆。关于这个新军的指挥问题，大本营决定在第十军登陆前由参谋本部直接指挥，登陆后改由上海派遣军司令官松井石根兼任新编的华中方面军司令官，与原上海派遣军合并指挥，而参谋长人选则由武藤章与参谋本部第三部部长冢田少将二人担任。
日军第十军的杭州湾登陆预定在11月5日。准备在收到登陆成功的电报后，就立即发布组编华中方面军司令部的命令。作为即将成立的华中方面军副参谋长的武藤章，与第十军司令官柳川平助一起，参与指挥杭州湾登陆计划。
11月5日清晨，杭州湾浓雾弥漫，日军的登陆点选在金山卫及其附近地区，这里原来属于“杭州湾北岸守备区”。长达三个月的上海作战，国民党此地原来的驻防部队被调赴上海，支援作战，仅剩下第六十二师一部担任守备。日军利用守军的空虚，凭借大雾的掩护，没有受到多大阻拦就取得登陆成功。
武藤章得到日军在金山卫，全线登陆成功的战报后，立即乘飞机去上海，赶到上海派遣军司令部，面谒大将松井石根司令。11月7日，华中方面军正式成立。
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