從1938年2月下旬起，中日兩軍開始在臨沂城下廝殺。3月中旬，日軍在中國軍隊夾擊下慘敗。中國軍隊在臨沂的勝利截斷了北路日軍一臂，為圍殲臺兒莊日軍創造了戰機。圖為中國軍隊在臨沂之戰中的敢死隊。
日軍占領南京后，即準備南北夾擊，圍攻徐州，以溝通南北戰場。南路日軍于1937年12月渡長江北上，先后占領滁縣、蚌埠等地，在淮河遇中國守軍猛烈阻擊。日軍雖多次進攻，均無功而返，兩軍在淮河形成對峙。北路日軍第5師團于1938年2
月下旬向臨沂進攻，中國守軍據城死守，雙方未分勝負。3月14日，中國增援部隊進抵臨沂，與城內中國守軍內外夾擊，大破日軍，日軍殘部倉皇退至莒縣固守。北路日軍第10師團沿津浦路南下，于3月16日向滕縣進攻。中國守軍第4l軍112師與日軍血戰3晝夜，師長王銘章以下大部殉國。日軍占領滕縣后迅速南下，中日兩軍遂展開臺兒莊大戰。
臺兒莊是徐州東北30公里的一處戰略要點，成為日軍進攻的重要目標。3月24日，日軍第10師團在飛機、大炮、坦克掩護下，向臺兒莊及其兩側的中國守軍陣地發起進攻。27日，日軍攻破臺兒莊城寨北門，據守城寨的中國第2集團軍31師與日軍在城寨內展開激烈的拉鋸戰。雙方不斷增加兵力，在城寨內反復沖殺。至4月3日，第2集團軍主力和日軍第10師團主力大部被吸引至臺兒莊及其附近地區。臺兒莊的2/3已為日軍占領，中國軍隊只據守南關一隅。日軍調重炮、坦克猛轟猛沖，中國軍隊大有難以支持之勢。中國軍隊組織了敢死隊，分組向日軍反擊，人自為戰，奮勇異常，奪回了一部分陣地。此時在外線作戰的中國軍隊繼蘭陵殲滅戰后，又在底閣、楊樓大敗日軍，解除了臺兒莊東北方向的威脅。6日，臺兒莊北面炮聲隆隆，中國的第20集團軍出現在日軍后方，日軍撤退不及，陷入重圍。6日晚，中國軍隊全線反攻，很快便肅清了臺兒莊內的日軍。7日，中國軍隊乘勝追擊，日軍傷亡慘重，殘余部隊趁夜突圍。臺兒莊戰役是抗戰以來中國軍隊取得的一次重大勝利，日軍兩個精銳師團遭受重創，被殲2萬余人。日軍大本營對臺兒莊戰役的失敗感到震驚。同時也偵悉中國軍隊在徐州地區集中了約40萬人的兵力，遂增調30萬大軍，企圖尋找中國軍隊決戰。中國軍隊受臺兒莊勝利的鼓舞，也向徐州地區調集援軍，兵力增加到60萬，準備相機打擊日軍。
5月初，日軍兵分5路，進攻徐州。日軍采取了南北對進，側翼迂回的戰略，企圖截斷中國軍隊退路，加以圍殲。各路日軍相互呼應，不斷突破中國軍隊防線，向徐州逼近。為保存有生力量，避免被日軍合圍，中國軍隊從5月15日起，分5路向皖西和豫南突圍。在撤退途中，中國軍隊的后衛部隊遭受較大損失，但主力部隊于5月底安全轉移至預定地區，使日軍圍殲中國軍隊主力的計劃破滅。5月19日，日軍占領徐州。
在徐州會戰中，中國軍隊以劣勢裝備與日軍精銳部隊周旋了5個月，并取得臺兒莊大捷，為武漢會戰贏得了充分的準備時間。
（責任編輯：齊曉靖）
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