眼看又出现当初徐州会战之后的危局，李宗仁终于要“重拳出击”了。
他认为这场大溃退的原因，主要是出在蒋介石的嫡系大将汤恩伯身上。因为第84军等部队在随县激战半个多月，经过大小20多次战斗，守住了正面，而正是汤恩伯不接受自己从桐柏山侧面出击命令，致使中国军队没能将鬼子包围，让自己事先的大包围圈计划落了空不说，而且日军在向襄花公路正面突击时，其掩护右侧的少数部队曾与汤部接触，汤恩伯立即率领全军迅速北撤，退往豫西舞阳一带，这又直接导致正面中国军队因无友军侧面接应，无法与日军长期消耗下去，遂失随县。是汤恩伯一心保存实力，不配合友军，才导致整个战局急转直下。李宗仁于是严令汤恩伯会同孙连仲自豫西南下，向唐河一带出击。
这汤恩伯虽是嫡系可以通天，但还是明白“县官不如现管”的道理，畏怕李宗仁一旦以战区司令长官的身份借战场纪律将他阵前斩首示众，再向老蒋来个先斩后奏，他老汤的小命不就完蛋了吗？因此，再也不敢怠慢了，立即催动大军疾进，于是与孙连仲两军对日军形成左右夹击。
14日，汤恩伯和孙连仲克复新野、唐河，终于与包围圈内的第五战区友军相呼应了。
这恰好达成了李宗仁所孜孜以求的战略效果。他立即下令全军于15日发起总反攻。
总攻一起，双方激战3日3夜。18日，日军抵抗不住了，开始了总退却，中国军队克复枣阳，并乘势追击。之后，鬼子死守随县，中国军队因无重武器无法攻坚拿下来，结果，与日军胶着在随、枣一线，又渐渐进入了对峙着的休战状态。
随枣战役起于日军进攻，终于日军撤退，战斗约十五六日。虽然第五战区主力所受打击较大，而进攻之敌也负重创而归。5月20日，除随县城被日军占据未撤外，第五战区各部队相继恢复了原来阵线，又回到了随枣战役以前敌我态势。
日军在随枣地区损失了好几千人马，受创之后，短期内无力再犯，前线中国军队也获得了一个喘息机会，重庆的军委会于是将第五、六战区作战地域略作调整。
因为李宗仁第五战区辖地最广，不仅有敌后的大别山地区，而且鲁南、苏北也属第五战区。但自武汉失守，第六战区司令长官陈诚事实上没有坐镇前方指挥作战。军委会于是将第五战区辖区进行分割，另成立第九战区，任命薛岳为第九战区司令长官。另将宜昌以下的江防从第五战区划出，改归陈诚第六战区指挥。
第五战区重心北移，襄樊已不是中心。1939年秋，李宗仁将第五战区司令长官部迁往湖北光化县的老河口。