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。