中国取得了台儿庄大捷,暂时解除了日军对徐州的压力。然而,在鲁南凭险固守的日军对中方仍存威胁,蒋介石令李宗仁一鼓作气,消灭残敌。李宗仁从全局着眼,也认识到必须消灭峄县的残敌。4月中旬,李宗仁命令部队猛攻峄县、枣庄、韩庄日军据点,但受地形所限,中国军队又缺乏重武器,一时难有进展。现敌改攻为守,凭借峄县附近山地为据点,以枣庄为犄角。我因阵线过广,处处薄弱,连日攻占,甚难成效,欲彻底消灭敌人,事实上恐难如愿。
当中方进攻受挫之时,日军却加紧进行兵力集结。津浦铁路北线华北方面军将第一一四师团4个大队及第十六师团1个大队划归第十师团、独立混成第五旅团2个大队划归第五师团、第一一四师团接替长濑武平第八旅团担任后方警戒任务,长濑支队开赴枣庄集结。临沂方面,4月9日至17日,第三军团与当面日军在沂河东岸呈对峙局面。第五十九军则趁日军兵力薄弱之机,发动反击,双方在小岭以南地区爆发激烈争夺战,朱陈的日军凭借高厚的寨墙和凶猛的火力,固守待援,中方屡攻不下。11日凌晨,第一八0师派出敢死队强登寨墙,后续部队跟进再次猛攻朱陈。攻人寨内的部队消灭日军百余人,但因联络中断,伤亡过大,被迫撤出,功败垂成。15日,增援的骑兵第九师赶到,在万花楼附近袭击日军运输部队,消灭日军50余人,焚毁汽车10余辆。庞炳勋部和张自忠部虽奋力抵抗,但因连续作战伤亡甚大,又无法补充,战斗力远不及日军。14日,力量得到加强后,日军发动反攻,日军200余人,在炮火的支援下,进攻砚台岭。16日午后,国崎支队以步兵第十四,第四十二联队为基干,在野炮兵第五联队的支援下,对临沂再次发动猛攻。临沂外围阵地多处被日军突破。18日午后,日军集中火力持续轰击城西,西北角被击毁多处。19日,扼守西关的保安队力量不支,日军一部突入城中,与守军爆发激烈巷战,敌众我寡,李运通的第一一七旅退守城东南角。负责增援临沂的李仙洲第九十二军,在向城遭遇日军阻击,无法按时赶到。20日,突入城中的日军增至22000余人,迫近东关,守军伤亡600余人,占守城部队的十之六七,为避免无谓牺牲,第三军团奉命向郯城转进,临沂遂告陷落。
李仙洲部则奉命在临沂附近进行游击作战,牵制日军南下。同日,日军4000余人,到达孤山湖东面的大房、小房一带,继续向南进攻。国崎支队主力尾随第三军团沿临沂至郯城之间的大道继续南下,郯城守军为由临沂撤退下来的庞炳勋的四十军,只剩不及一个旅的兵力和张自忠的第五十九军,以及之后赶来增援的樊崧甫第四十六军。庞部及张部布防在冯家窑,碾庄一带。守军虽经节节抵抗,仍无法阻敌南下,不久,郯城失守。此后,日军又占领马头镇、海州形势危急。日军在北劳沟一带遭遇第五十九军和第四十六军的顽强阻击,国崎支队的步兵第四十一、四十二联队,自攻击沂州以来,各中队伤亡累计达60%一75%,联队实力还达不到一个大队,被迫由攻转守。
台儿庄方面,4月8日,濑谷支队、坂本支队分别在峄县东南、东北地区完成集结。10日,第十师团师团长矶谷廉介亲临枣庄指挥日军发动反攻。15日,第十师团下达作战命令:师团于18日拂晓从现在驻地一线出发前进,重点保持在枣庄一传山口一兰陵镇一线,攻击当面之敌,然后一举进入台儿庄、禹王山、岔河镇、四户镇一线,消灭山东南部之敌;二,师团从北面开始同坂本支队(步一一、步二一各主力基干)、长濑支队(步三九、步四各主力基干)、濑谷支队(步一O、步六三各主力基干)以并列队形攻击前进,重点置于长濑支队的正面。濑谷支队仍按开始态势牵制敌人,同时与长濑支队的攻击进展相呼应转向攻击。18日拂晓,日军按照预定计划开始行动,濑谷支队当晚抵达太平庄附近。濑谷支队下辖步兵第十联队,以一部守卫白山西和獐山一带,主力沿临赵支线继续南下攻取台儿庄,途中遭遇周品第七十五军第六师的激烈抵抗。19日,坂本支队占领向城。直到5月14日,坂本支队仍陷于苦战,伤亡极大。4月21日,日军继续南下,进入邳县北泥沟、长山、连防山一带。24日,日军兵分两路。一路出动6架飞机协同步兵,进攻连防山、米步、虎皮山阵地,被关麟微部第二十五师击退,日军集结兵力再次发动猛攻,守军连防山阵地一部被突破,团长高鹏阵亡,但守军士气旺盛,将日军击退;另一路日军千余人,在飞机、战车的支援下,围攻东黄石山、马甸阵地,被新编第五师击退。此后,日军虽接连占领肖汪、胡山、禹王山等地,但遭到守军的频繁反击,进展缓慢。至5月26日,该支队已伤亡1500余人。
4月15日,为配合正面作战,牵制日军南下,蒋介石致电李宗仁派兵至鲁中袭击日军交通线,速派正式军两团到蒙阴、沂水、临朐间之大砚山附近,建立根据地......另派两团到新泰、蒙阴、莱芜、泗水间、以莱芜为根据地。此举收到了一定效果,日军攻势受阻,而后方交通运输线又时常遭到中方的破坏,联系时断时续。27日,为加强进攻部队力量,第十师团将步兵第一五联队约一个大队划归第五师团指挥,第十六师团草场辰已步兵第十九旅团预备队划归第十师团。草场支队在白山西进攻接连受挫,转为守势。
(文献主要来源:步平,王建朗.中国抗日战争史第二卷(战时军事),社会科学文献出版社)