日军在围攻洛阳的同时,又分沿嵩(县)卢(氏)道、洛(阳)卢(氏)道和陇海路西进,从14日开始,先后攻陷宜阳、韩城、洛宁、陕县。20日,卢氏弃守。第36集团军总司令李家钰在陕州失陷后率部向西转移过程中受日军包围,中弹牺牲。
为挽回战局,中国统帅部曾于5月18日下令向洛阳反攻(此时洛阳未陷),以第五、第八两战区部队,联系汤恩伯兵团协力反攻,一度克复遂平、漯河、鲁山、嵩县,进迫宝丰。时洛阳守军仍喋血苦战,在中国军队反攻下,日军放弃卢氏,退守洛宁。
第一、第八两战区部队于6月2日向日军反击。日军复行反扑。赖汝雄军、顾锡九军及刘汝明集团军与日军激战。日军向方城、泌阳流窜,均被击退。迄19日,第一、第五两战区仍保有舞阳、鲁山、叶县以南之线,与日军对峙。日军窜虢略镇(今灵宝城区)、攻陷阌乡(今故县镇,属灵宝县)后,第八战区李正先军、马法五军夹击日军,收复阌乡、虢略镇及灵宝。6月下旬,日军又攻陷洛宁、卢氏、灵宝、阌乡,后退陕县、洛宁、嵩县。