因為參謀本部有言在先，一旦南方作戰告一段落，就將增兵中國戰場，徹底解決在華戰事。眼看日軍在東南亞的“南方作戰”節節勝利，中國派遣軍下轄的華北方面軍等不及了，開始研擬武力攻擊重慶的作戰方案。
1942年2月，中國派遣軍總司令部把華北方面軍研擬的作戰構想提報陸軍中央，計劃在該年6月或9月黃河水量較少的時候，動員強大的部隊進攻關中，“攻擊西安附近，以消滅胡宗南將軍的重慶直系第八戰區軍隊，接著，毀滅延安的中共軍根據地”。
攻擊西安的目的是威脅重慶，但必須先消滅延安的共軍，否則徒然讓共軍得利。作戰目標是切斷國民黨政權的西北交通線，給國民黨政權以沉重打擊，迫其崩潰或妥協。華北方面軍把這個規劃稱為“五號作戰”（僅限進攻陜西，與后來的“五號作戰”意義不同），大本營后來改稱為“50號作戰”以區別“四川作戰”的“51號作戰”。
但是，派遣軍總司令部及大本營都有異見。他們的理由是，國軍及共軍一直在第八戰區對峙，互相牽制，互相消耗，日軍何必急著去打破這個“國共相剋”的局面。何況，進攻關中，只能給重慶造成壓力，并不一定能解決重慶政權。他們認為，不如改為擊破常德、長沙一帶的第六、第九戰區，奪取谷倉地帶，一樣能對重慶造成壓力，還能獲得糧食。
因此，派遣軍在1942年初另外研擬了“重慶作戰”（又稱“四川作戰”，代號“51號作戰”），方策是：先封鎖滇緬公路，強化對國民政府的經濟壓力；然后從其他方面調用兵力，配合在華部隊，針對第六、第九戰區發動大規模作戰，消滅蔣介石的中央軍，攻占能直接威脅重慶的戰略要點，同時配合政略工作，瓦解蔣介石的統制力。
“五號作戰”
華北方面軍司令官岡村寧次仍然力推“西安作戰”，主張以10個師團的兵力橫渡黃河、翻越秦嶺，然后進攻四川。然而，在華中的第11軍司令官阿南惟幾則提出“若不進攻四川重慶，則無法解決中日戰爭”。他主張，一旦南方作戰告一段落，就宜舉全軍之力，發動四川作戰，經湖南（長沙、常德）襲擊重慶。阿南甚至夸口，如能給他10個師團的兵力，第11軍可以三路進攻，分別溯長江而上、從襄陽老河口到成都，以及從常德、黔江到重慶攻入四川。兩人各有看法與堅持。
岡村寧次特別積極，未等大本營做出決定，就自行展開作戰準備。1942年6月，他以10月中旬發動作戰為前提，派參謀考察潼關、河津間的黃河實況，空中偵察黃河南岸地形，參謀長安達二十三還搭乘飛機親自偵察秦嶺、巴山山脈、漢中、光源、老河口等地區，并從各師團挑選工兵及官兵在8月實施橫渡黃河的演習。
然而，大本營始終沒有下達作戰命令。陸軍高層的看法是，單獨進行“西安作戰”或“四川（重慶）作戰”，都不能達到作戰目的；必須發動一場更大規模的作戰，把西安與四川作戰合併，分別從黃河及長江直接攻入四川，同時并進，占領重慶，才能迫使蔣介石的國民政府屈服。
參謀本部構想，進攻部隊除派遣軍自身兵力外，另外從駐蒙軍及日本本土調用3個陸軍師團，再從滿洲調用1個飛行師團——總共陸軍16個師團、2個混成旅，及2個飛行師團。分別從華北及華中向西進攻，以5個月的時間，消滅蔣介石的中央軍，攻占重慶，占領四川省。具體分工是：華北方面（西安作戰），以11個師團加2個混成旅的兵力，從山西向西安進攻；華中方面（四川作戰），由第11軍的5個師團從武漢進攻。
除了進攻部隊外，參謀本部另外還留置16個師團及14個混成旅作為占領地區的守備軍。作戰部隊和守備部隊加起來，必須有高達40個師團留置在中國。
為了這個龐大的攻勢，兵力將增加到97萬人（當時派遣軍在中國的總兵力約61萬人），規模之大，凌駕南方作戰。如此巨大的作戰計劃，不是陸軍獨力能完成的，參謀本部估計，除了40個師團的陸軍外，還需龐大的物資，包括船舶10萬噸、鋼鐵5萬噸、汽油5萬噸等。
孰料，日軍展開各單位協調時，困難一個接一個出現。物資方面的徵調首先碰壁。7月東京陸軍省、參謀本部，及海軍的協調會議中，陸軍省首先申明，無法解決船舶、鋼鐵，及汽油的問題，需要海軍支援。海軍正全力應付太平洋戰事，當場回絕：“鋼鐵的供應有困難，船舶調用不可能，汽油也有困難。”當場還有人注意到一個不可思議的現象：這么龐大的作戰構想，竟然“從一開始就全然未考慮南太平洋的戰局”。
事實上，一個月前，6月7日，日軍在中途島遭到太平洋開戰后的首次敗績，損失頗重，不過似乎未給大本營帶來過多的憂慮。
此外，華北方面軍在華北有優勢，行動相當自主，但華中的情況則大不相同。在武漢的第11軍實際上處于中國軍隊的包圍中，北方有第五戰區，西方是第六戰區，南方是第九戰區，東南則是第三戰區，蔣介石用了大約1百個師把武漢層層圍起來。如果要進行四川作戰，第11軍首先必須突破國軍的陣營，這要花多長時間？付出多大代價？這是個嚴肅的挑戰。否則，貿然向西深入地形險惡的四川，無異腹背受敵，勢必“使自身陷于極其危險的狀態中”。
盡管如此，陸軍還是繼續推進這個計劃。1942年8月25日，參謀總長杉山元綜合華北的“西安作戰”（第50號作戰）以及華中的“四川作戰”（第51號作戰），研擬出一個新構想，定名為“五號作戰”，由華北及華中兩方面同時向四川進攻作戰。
9月3日，杉山元把“五號作戰”上奏天皇，天皇懷疑能否從南方抽調兵力到中國戰場，杉山元表示：確實不容易，但決心與實行是另一回事，陸軍希望先獲得批準，但如情況不適合，會再檢討實行的可能性。當天，天皇批準了這個方案。
9月4日，杉山元正式向中國派遣軍下達“五號作戰準備要綱”，指示：“為謀求中國事變迅速解決，預定實施『五號作戰』，目前在可能範圍內進行作戰準備。”預訂1943年春季發動攻勢，具體目標是對國軍中央部隊施予重大打擊，并使得國民政府喪失戰力補給的最大根據地四川，同時要讓美英空軍無法進駐此地。
根據這個要綱，派遣軍積極展開作戰計劃的研擬及訓練，尤其是擔任進攻兵團的華北方面軍及第11軍，準備工作極為認真，夜以繼日的進行作戰計劃、后勤補給、兵棋推演等，并預定在9月底兩軍會合，在派遣軍總司令部做最后的作戰研究。
攻入四川計劃三次胎死腹中
然而，人算不如天算，日軍在太平洋的戰局轉趨不利，影響到這個籌劃已久的“五號作戰”。首先是1942年6月，日本在中途島海戰失利，損失4艘航空母艦及大批訓練有素的飛行員，此戰被視為太平洋戰爭的轉捩點。不久，美軍新型埃塞克斯級（Essex Class）航空母艦投入戰場，它的排水量更大，體積更大，航速快，續航力強，飛行甲板更大，很快成為美國太平洋戰爭的主力航艦，美日海上力量差距更大了。1942年底，日軍在瓜達康納爾島（Guadalcanal）等太平洋戰場接連戰敗，還有歐洲及非洲的情勢發展對軸心國也非常不利。
為應付每下愈況的戰局，大本營積極動員兵力、船隻及作戰物資，希望盡快解決中國戰場，以便抽調兵力到太平洋戰場。但是，海軍自己被困在太平洋，沒法支援船舶，也不愿把鋼鐵讓給陸軍，飛機也有困難。至于兵力，扭轉太平洋戰局，急如星火，大本營不但不可能從南方戰場調出兵力增援侵華日軍，反而要從中國戰場抽調兵力去支援南方軍。不久，在中國的2個師團（第38及第51師團）被抽調到東南亞，研議甚久的“五號作戰”勢必推不動了。
到了這個地步，參謀總長杉山元和陸相東條英機都承認，此時要發動這么龐大的“五號作戰”，的確不切實際，必須暫緩。12月10日，杉山元向天皇上奏：“鑒于帝國目前內外情勢，尤其是德蘇戰爭的演變，南太平洋戰況船隻不足等國力情況，在昭和18年中對本（五號）作戰之遂行，無論就戰爭指導上或實際作戰上觀之，似已無法實現，故擬下達終止本作戰準備之指示。”于是，大本營發布終止五號作戰準備的命令。
中國派遣軍極為失望，仍不愿就此放棄進攻四川的計劃，新任第11軍司令官冢田攻的反應最為強烈，他向大本營“斗膽陳情”，希望允許第11軍繼續執行進攻重慶的方案。他提出請求：
即便必須終止五號作戰，但仍希望以“縮小的計劃”進行作戰。
把這些小規模的作戰作為未來五號作戰的準備階段。
今后派遣軍的各種施策，應以武力進攻作為根本。
派遣軍總司令官畑俊六了解，中止“五號作戰”的準備對派遣軍是個相當大的打擊，為免影響士氣，12月17日，他特別在南京召開各軍司令官會議，華北方面軍岡村寧次、第11軍冢田攻、第13軍下村定、第23軍酒井隆出席，會中說明大本營的考量，并正式傳達中止五號作戰的命令。
12月18日，會議結束，冢田攻由南京飛回漢口，不料座機在湖北蘄春上空被國軍第21集團軍138師的高射砲擊落，冢田攻命喪大別山，成為抗戰期間日軍在中國身亡官階最高的將領。派遣軍上下本就瀰漫著失望陰郁的氣氛，冢田攻意外身故，使得“總司令部更加充滿憂色。”畑俊六心情低落，甚至生起下臺的心思。
“五號作戰”的準備雖然叫停，但一向支持進攻四川的參謀次長田邊盛武在與派遣軍總司令部聯繫中，曾說過一個替代方案：“若五號作戰終止，則派遣軍可能考慮實施打通平漢、粵漢鐵路案。”五號作戰中止命令正式發布后，田邊盛武仍要求派遣軍“因應將來情勢演變，仍可能有必須遂行本作戰之狀況發生，故今后請不斷進行各種偵查及研究，對本計劃作必要修正，并經常保持整備狀態。”
所以，從派遣軍的立場來看，“五號作戰”并沒有因為中止的命令而完全消滅，他們還在規劃進攻國民政府大后方的作戰。
這種氣氛一直延續到1943年夏，期間發生日軍從瓜達康納爾島撤退、德軍在史達林格勒戰役慘敗、聯合艦隊司令長官山本五十六大將座機被美軍擊落身亡、盟軍在北非取得重大勝利等等，軸心國敗相漸露，日軍更加迫切需要抽出駐華兵力增援太平洋戰場，扭轉危局。
于是，1943年5月，畑俊六再度向參謀總長杉山元力陳，如英美提高對中國的支持，則中國事件之解決必定更加困難；因此，應以武力迫使國民政府脫離美英陣營，先解決中國，皇軍才有出路。他指出：“鑒于東亞整個戰局及國際情勢，……應對敵（中國）採取攻勢，打開一條血路，先迅速解決中日戰爭，乃是唯一要緊之方策。”畑俊六并建議在1943年11月或1944年1月進攻四川。
大本營經過研議，考量東南亞方面的戰況及國力的限制，已無法增加中國戰場的兵力為由，駁回派遣軍的建議。此時，參謀本部關注的重心在如何扭轉太平洋戰局，以及日本本土的安全問題。因此，大本營指示中國派遣軍，今后6個月（1943年下半年）的作戰指導重點，應放在粉碎中美空軍的作戰上。
中國派遣軍再次失去四川作戰的機會，但“攻入四川”的企圖并沒有被棄置，一直是派遣軍縈繞不去的目標。
1944年4月，日軍發動在中國的最后一次大規模作戰：“一號作戰”（國軍稱為“豫湘桂戰役”），但其目的不在攻占重慶，而是：“擊破敵人，占領和確保湘桂線、粵漢線及京漢路南部沿線要地，以摧毀敵空軍之主要基地，從而抑制其活動。”
“一號作戰”與“五號作戰”不同，它的目的是摧毀美軍在中國的空軍基地，遏止中美空軍對滿洲、朝鮮，以及日本本土的空襲；其次是打通日本本土到東南亞的陸上交通線。也就是說，大本營自知，已無能力攻進四川，徹底擊垮蔣介石的國民政府。
“一號作戰”即將結束時，1944年12月2日，岡村寧次就任中國派遣軍總司令官。岡村對重慶一直虎視眈眈，他擔任華北方面軍司令官時，苦心策劃的“西安作戰”未能實現，一直引以為憾。此時，他注意到“一號作戰”期間，重慶出現了嚴重的困局：
蔣介石和中國戰區參謀長史迪威（Joseph W. Stilwell）因滇緬戰的作戰策略以及中國戰區指揮權的問題，爆發嚴重爭執，幾近決裂。最后是羅斯福總統讓步，免除史迪威職務，召回華盛頓，遺缺由魏德邁（Albert C. Wedemeyer）繼任。危機雖已解除，但中美關係出現極大裂痕。
重慶除了軍事挫敗外，還面臨經濟危機，正陷于極艱困境地。
中美雙方對延安中國共產黨的態度，也有嚴重的分歧。
同時，中共趁著重慶內憂外患日趨嚴重的困境，對蔣介石政府展開軍事與政治的攻擊，帶給重慶極大的壓力。
畑俊六同意岡村寧次的觀察，他們判斷“美國對華政策將有所改變，可能是美國拒絕對中國政府提供廣泛軍事援助的前奏”。因此，岡村寧次向大本營提出“進攻四川作戰計劃大綱”，建議趁蔣介石政府最脆弱的時候，對重慶“施以最后一擊”，摧毀蔣介石政權。
大本營對這個計劃意見分歧，多數判斷，美軍即將在中國東南沿海登陸，屆時，必與來自西面的中國軍互相策應，發動總反攻。中國軍隊雖在“一號作戰”中嚴重受損，但因遠征軍已調回國，又陸續獲得美式裝備，戰力已逐漸恢復并有提升之勢。此時若派遣軍大舉向西出擊，可能陷入腹背受敵、兩面作戰的困境。
因此，參謀本部沒有批準這個作戰計劃，理由是：“鑒于日本帝國全盤戰略及國力現況，為肆應主敵美國，不可能實施兩面作戰。為使中國派遣軍目前能專注對美作戰起見，希望加強中國東南沿海方面的戰備。”參謀總長梅津美治郎特別指示岡村寧次：“盡速加強中國東南沿海備戰一事，尚希望貴總司令予以徹底指導。”
岡村寧次對大本營的指示不以為然，親自執筆回覆參謀總長，力陳他的看法：西向（四川）作戰可視為對美作戰的一部分，如能攻入重慶，不但能促使重慶早日敗亡，而且也會使美軍登陸計劃受到挫折、甚至躊躇。
大本營還是維持原議，攻入四川的計劃第三度胎死腹中。畑俊六對大本營的保守立場為之扼腕，他嘆息道：“錯過這次機會，重慶屈服之機會將不可能再出現！”
