作战兵力达到了25000人。由于运输及补给等多方面的原因，日本大本营决定由伏见宫贞爱亲王率领第四混成旅团，以及配属给该旅团的臼炮大队、工兵大队和宪兵大队共计13000余人先期入台。就是带着这样一种“神圣的使命感”，第四混成旅团于9月16日，踏上了这块让几代日本人垂涎三尺、梦寐以求的肥沃土地。
这一个多月，台湾总督兼军务司令官桦山资纪可以说是惨淡经营、度日如年。第一旅团被歼以及比志岛支队受重创，使得侵台日军已经无力对新竹地区发动新的攻势，而台北民众此起彼伏的顽强抵抗，更是令日军疲于奔波、一筹莫展。盼望已久的第四旅团在基隆登陆，终于让心有不甘的桦山资纪、北白川宫能久亲王等来了与台军再决雌雄的时机。
9月19日，当刚刚抵台、人地生疏的第四旅团才接替完第二旅团在台北各地的防务，桦山资纪就迫不及待地再次组成了以近卫师团第二旅团为主力，由北白川宫能久亲王任总司令官的征南支队。日军征南支队分为东西两路南侵新竹，其中：东路由比志岛支队和临时配属的第四旅团一个步兵大队，以及一个宪兵中队、一个工兵中队、一个骑兵中队和一个炮兵中队约4400余人组成。比志岛义辉担任总指挥，循山路经三角涌（今三峡西南）、大科嵌（今大溪）、龙潭坡，直指新竹；西路由近卫师团本部、第二旅团及临时配属的总督府直属骑兵中队共7800余人担任主攻。沿大道经桃仔园（今桃园）、中坜、杨梅、大湖口，合击新竹，由北白川宫能久中将亲自指挥。另外，为了牵制台南刘永福的黑旗军大规模北上增援新竹，新组建完成的澎湖舰队在完成封锁台湾海峡任务的同时，还要派军舰不断在台南各主要港口外游弋，并进行试探性攻击。
9月21日，日军征南支队自台北出发，正式南进新竹。天刚蒙蒙亮，北白川宫能久亲王就率队出了北城门，总督桦山资纪、伏见宫贞爱亲王、民政局长官水野遵、陆军局长官大岛久直、海军局长官角田秀松等数十名总督府官员皆至北门