从1938年2月下旬起，中日两军开始在临沂城下厮杀。3月中旬，日军在中国军队夹击下惨败。中国军队在临沂的胜利截断了北路日军一臂，为围歼台儿庄日军创造了战机。图为中国军队在临沂之战中的敢死队。
　　日军占领南京后，即准备南北夹击，围攻徐州，以沟通南北战场。南路日军于1937年12月渡长江北上，先后占领滁县、蚌埠等地，在淮河遇中国守军猛烈阻击。日军虽多次进攻，均无功而返，两军在淮河形成对峙。北路日军第5师团于1938年2
月下旬向临沂进攻，中国守军据城死守，双方未分胜负。3月14日，中国增援部队进抵临沂，与城内中国守军内外夹击，大破日军，日军残部仓皇退至莒县固守。北路日军第10师团沿津浦路南下，于3月16日向滕县进攻。中国守军第4l军112师与日军血战3昼夜，师长王铭章以下大部殉国。日军占领滕县后迅速南下，中日两军遂展开台儿庄大战。
　　台儿庄是徐州东北30公里的一处战略要点，成为日军进攻的重要目标。3月24日，日军第10师团在飞机、大炮、坦克掩护下，向台儿庄及其两侧的中国守军阵地发起进攻。27日，日军攻破台儿庄城寨北门，据守城寨的中国第2集团军31师与日军在城寨内展开激烈的拉锯战。双方不断增加兵力，在城寨内反复冲杀。至4月3日，第2集团军主力和日军第10师团主力大部被吸引至台儿庄及其附近地区。台儿庄的2/3已为日军占领，中国军队只据守南关一隅。日军调重炮、坦克猛轰猛冲，中国军队大有难以支持之势。中国军队组织了敢死队，分组向日军反击，人自为战，奋勇异常，夺回了一部分阵地。此时在外线作战的中国军队继兰陵歼灭战后，又在底阁、杨楼大败日军，解除了台儿庄东北方向的威胁。6日，台儿庄北面炮声隆隆，中国的第20集团军出现在日军后方，日军撤退不及，陷入重围。6日晚，中国军队全线反攻，很快便肃清了台儿庄内的日军。7日，中国军队乘胜追击，日军伤亡惨重，残余部队趁夜突围。台儿庄战役是抗战以来中国军队取得的一次重大胜利，日军两个精锐师团遭受重创，被歼2万余人。日军大本营对台儿庄战役的失败感到震惊。同时也侦悉中国军队在徐州地区集中了约40万人的兵力，遂增调30万大军，企图寻找中国军队决战。中国军队受台儿庄胜利的鼓舞，也向徐州地区调集援军，兵力增加到60万，准备相机打击日军。
　　5月初，日军兵分5路，进攻徐州。日军采取了南北对进，侧翼迂回的战略，企图截断中国军队退路，加以围歼。各路日军相互呼应，不断突破中国军队防线，向徐州逼近。为保存有生力量，避免被日军合围，中国军队从5月15日起，分5路向皖西和豫南突围。在撤退途中，中国军队的后卫部队遭受较大损失，但主力部队于5月底安全转移至预定地区，使日军围歼中国军队主力的计划破灭。5月19日，日军占领徐州。
　　在徐州会战中，中国军队以劣势装备与日军精锐部队周旋了5个月，并取得台儿庄大捷，为武汉会战赢得了充分的准备时间。

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