南京淪陷后，日軍沿津浦鐵路夾擊徐州，欲貫通南北全占華東。為增強實力，第五戰(zhàn)區(qū)司令李宗仁調(diào)入四處受排擠的川軍王銘章部，又力勸蔣介石復(fù)職張自忠。韓復(fù)榘為保存實力棄守濟南，不久泰安亦告失守，津浦路北大門洞開，蔣介石槍斃韓復(fù)榘以正軍紀(jì)。坂垣師團南下臨沂屠殺當(dāng)?shù)匕傩?，欲在臺兒莊會師磯谷師團，第3軍團龐炳勛部固守臨沂傷亡過半。張自忠聞言知意主動增援昔日仇敵，星夜疾馳強渡沂水擊敵背側(cè)解圍臨沂。磯谷師團孤軍南進，王銘章部固守滕縣，血戰(zhàn)三日未能等到援軍全師覆沒。第2集團軍孫連仲部布防臺兒莊，騎兵連前出搜索誘敵深入。磯谷師團在飛機、大炮和坦克配合下大舉進攻臺兒莊。雖有孫桐萱部夜襲摧毀大汶口機場，但臺兒莊守軍池峰城部在血戰(zhàn)中幾近覆沒。左翼孫連仲部和右翼第20軍團湯恩伯部發(fā)起反擊，磯谷師團撤退不及大部被殲。