国军以庞炳勋第3军团第40军马法五师等部坚守临沂，调张自忠第59军，于3月14日向日军侧翼反击。
经数日激战，有效地阻击了敌人，使日军攻占临沂的企图终未得逞。
右翼日军第10师团懒谷支队沿津浦路南下，进攻滕县。
中国军队第22集团军122师与敌血战两昼夜，师长王铭章以下大部殉国。
日军在攻陷滕县后移军东向，沿枣台支线进攻台儿庄。
3月23日，日军开始猛攻台儿庄。中国第2集团军池峰城率31师官兵坚守台儿庄城寨，与敌炮火、坦克相挤，至死不退，后又加入27师等部，于城外与日集团军由北向南，大举反攻。
日军遭中国军队内外夹击，死伤枕藉，至7日夜，除小部突围逃跑外，大部被歼。
此役，中国军队摧毁了日军第5、第10两个团之精锐部队，歼灭日军1万余人，缴获了大批武器和装备，这是中国抗战以来正面战场取得的最重大的胜利。
徐州会战的第3阶段是中国军队主动突围。
在历时1个月的激战中，中国军队约29万人参战，日军参战人数约5万人。中方伤亡约5万余人，毙伤日军约2万余人。
台儿庄战役的胜利，狠狠的打击了日本侵略者的嚣张气焰，坚定了全国军民坚持抗战的信心。
这次战役鼓舞了全民族的士气，改变了国际视听，消灭了日本侵略者的威风，歼灭了日军大量有生力量。
此次大捷是中华民族全面抗战以来，继长城战役、平型关大捷等战役后，中国人民取得的又一次胜利，也是抗日战争以来取得的最大胜利，也是徐州会战中国民革命军取得的一次重大胜利。
……
而在这里，日军也依旧是这么计划的。
日军第2军司令官西尾寿造盯着地图上的台儿庄，视线快速的移到了徐州所在的地方。
略微沉吟了一会之后，他对身边的参谋长铃木率道说道：“给第10师团发电报，告诉他们，不要有所顾忌，下令矶谷廉介带着第10师团出击，务必直接拿下滕县！”
“同时，命令第16师团和第108师团，向台儿庄方向进发！”西尾寿造下令道。
“哈依！”参谋长铃木率道应声道。
日军第10师团司令部。
“报告师团长阁下，司令部发来电报！”一名通讯兵向矶谷廉介报告道。
“快！拿过来！”师团参谋长梅村竹马连忙迎上去，接过了通讯兵手中的电报。
迫不及待的展开电报一看之后，梅村竹马立刻就激动无比的向矶谷廉介说道：“矶谷君，司令官阁下同意了我们的作战计划！”
“呦西！”
听到梅村竹马这么说，矶谷廉介立刻以掌击拳，连忙下令道：“下令步兵第8旅团，骑兵第10联队、野炮兵第10联队、工兵第10联队、轻重兵第10联队等部队，迅速整装向滕县地区火速前进！”
“哈依！”梅村竹马连忙领命道。