令临城的第41军特务营赶赴滕县。
15日黄昏时，界河阵地已被突破，龙山被敌包围。
由城前返回的第366旅仅先头1个营撤回滕县，主力在城头村附近与日军迂回主力部队遭遇，被迫向临城方向退走。
至15日夜，滕县城关地区的部队虽然番号很多，但实际战斗部队仅有11个步兵连、1个迫击炮连，共约2000余人。
此外还有师、旅部的4个特务连约500人，滕县地方武装约500人，总计约3000余人。
由北沙河退入城中的第122师第364旅第727团团长张宣武受命为滕县城防司令，统一指挥城关各战斗部队。
他部署由城前退回的第398旅的1个营防守东关，令第727团1个营防守东、北面城墙，令由临城赶来的第41军特务营防守西、南城墙；其余为预备队，控制于东门内。
日军濑谷支队进至滕县附近时将部队区分为两队。
其支队主力进攻滕县，第63联队配属一部炮兵及战车，由辛庄、中顶山迂回至滕县以南，切断滕县中国军队的退路，并向临城攻击前进。
16日8时，濑谷支队留一部兵力继续进攻北沙河，主力迂回向滕县发起进攻。
先对东关进行了约2小时的炮火准备，然后集中火力将东关外围土围墙轰开一个缺口，在猛烈机枪火力掩护下，以约2个小队的步兵向缺口处冲击。
守军以密集的手榴弹火力封锁了缺口，并将敌击退。10时至16时，日军对东关连续发起了5次冲击，均被守军击退。
但守军伤亡太多，曾3次从城中调预备队补充。
日军经整顿后，于17时许又组织第6次冲击，突击部队改以三梯队实施波浪式冲击。
同时还延伸火力向东门及城内实施拦阻射击，以阻止城内部队增援。
“砰砰砰——”
日军步兵第33旅团下辖的步兵第63联队，在联队长的指挥下，疯狂的向着藤县东门发起进攻。
守卫城墙的727团的这个营，在激烈的战斗中，已经损员过半了。
不过，面对小鬼子的不断冲锋，负责驻守东门的这个营的战士们，依旧在城门口奋勇作战，毫不畏惧。
此刻，滕县的最高指挥官王铭章将军，正在跟参谋长赵谓宪，副官长罗甲辛，参谋谢大墉等人商量接下来的防守办法。
“就在刚才，我们已经失去了和外界的通讯联系了。”王铭章将军一脸肃穆的说道：“现在，滕县已经成为了一座孤城，根据谢参谋的统计，我们在滕县城内，大概还有三千人左右，而在外面进攻我们的日军，大概有一万五千人左右！”
说出敌我双方的兵力对比之后，王铭章将军继续说道：“仗已经打到这个地步了，我也不跟大家扯没有用的了，我们就下定决心死守滕城，我和大家一道，城存与存，城亡与亡！”
听到王铭章将军这么说，赵谓宪参谋长等人也齐声高喊道：“城存与存，城亡与亡！”