湖广军区发动的南阳战役,是在五月十日开始的。而首先进攻的地点，就是邓州。
经过李定国、李牟和第六、八军军部成员商议之后，李定国认为：现在南阳的清军分为耿仲明和石延柱两部，分别驻守宛西、宛东。而驻守宛东的石延柱部中，有神兵营的部队，通过第一次山东战役，李定国也得知，清廷训练的这六支新军，确实在相当的战斗力，由其是在防御战中，颇有几分中华军的精髄。曾给山东军区造成了巨大的伤亡损失。
而这一次湖广军区进攻南阳，和山东战场不同，兵力本来就少于清军，因此决不能与清军硬碰硬，冒然去强攻神兵营驻守的城池，而是要充份调动清军，在局部战场，集中优势兵力，争取先在运动中逐步消灭清军的有生力量,然后夺取地方。
邓州位于南阳府西南部，湍水南岸，是联结南阳、襄阳的战略要地，因此首先进攻邓州，不仅可以直接危胁到南阳城，同时还能调动淸军的兵力，迫使宛东的清军赶来救援邓州，将神兵营调出城来，而中华军正好可以施行围城打援，从中寻找战机，与清军在野外进行决战，歼灭清军的有生力量。
于是众人最终决定，中华军将兵分两路，由李牟率领第八军，加上第六军十六旅，共计约三万六千兵力，由光化（今老河口市）出兵，进攻邓州；李定国率领第六军九师、十八师，己及特种兵团和骑兵团，由襄阳出兵，在邓州东南方一带潜伏，准备打击清军援救邓州的人马。
作战计划制定好之后，李定国和李牟也立刻分兵进军。
驻守邓州的是耿仲明的部将徐得功、连得成，共有一万五千人马，兵力虽然不少，但只有火铳六百余支，火炮只有十二门，而且全是小炮。不过邓州是湖北、河南边境的战略要地，正好位于从襄阳到南阳的官道中间位置，因此耿仲明也十分重视对邓州的防守，在南阳上任之后，也一直在加强邓州的阪御，将邓州四面的护城河加宽、加深，并且加固城墙，又准备了大量石块、滚木、火油等守城器俱，弥补火器不足。
不过总体来看，邓州的防御方式，还是属于传统冷兵器时代的防守战术。这一方面是因为耿仲眀和中华军交手的机会并不多，虽然知道中华军的战斗力强，但对中华军的战术并没有太深的认识，而另一方面清廷对耿仲明也颇为顾忌，在训练新军的时候，对中华军的战术理解，分柝，也都有意背着耿仲明。因此耿仲眀也只能在传**法的范围内来加强对邓州的防御。
李牟率令第八军到达邓州之后，由于清军釆用驻城而守的防守战术，因此城外的阵地也被中华军十分轻易占领，于是李牟立刻下令，以十六旅、二十二旅布于城南，采取白天在城外往返游动、夜晚广燃火光的办法，迷惑守军；而主攻部队第十师、十五师分从城东、城西两面，对邓州实施钳形攻击。
而徐得功、连得成两人在邓州城里驻守，根本就不敢出战，只是一面组织兵力，加强城防，准备迎战中华军，一面也赶忙派人，向南阳的耿仲明求救，请耿仲明速发援军，否则邓州难保。
第十师、十五师进入进攻位置之后，立刻架起火炮，对邓州的城头展开了猛烈的轰击，而且其他的步兵也轮流上前，使用步枪向城头开火射击，顿时将邓州的守军打得全部都躲在城垛口下，不敢抬头。不过由于邓州四周均有面宽水深的护城河掩护，因此在最初的几天时间里，都在填埋护城河，为发动攻城战做着准备。
在火炮的掩护下，工程兵们将一车一车的砂土运到护城河边投入，虽然凊军想要阻拦，但中华军的火力实在太猛，清军根本就无法露头，清军也试着两次杀出邓州城，想驱赶填埋护城河的工程兵，但刚一出城，就立刻遭到了中华军的迎头痛去，结果立刻就被打退回邓州城里去了，因此也只能眼睁睁的看法护城河被一点一点的填埋，但也无能为力。
邓州的护城河虽宽，但中华军并非是要将护城河全部填满，只需要填出几条道路来就可以了，而且又没有清军的干挠，因此填河工程进行得十分顺利，只用了三天的时间，邓州东城的护城河被填出了十条通道，西城也被填出了八条，被清军寄于厚望的护城河，仅仅只阻挡住了中华军三天的时间。
就在邓州城的守将徐得功、连得成感觉到失望的时候，清军的援军，终于赶来了。但赶来救援邓州的，即不是南阳的耿仲明部，也不是宛东的石延柱，而是驻守新野的左梦庚。