以迅雷不及掩耳之势，强渡沂河，向日军第五师团的右侧背发起攻击。几乎同时，庞炳勋指挥的第五十九军分左右两路，在亭子头、大太平、申家太平、徐家太平、沙岭子等处，向第五师团的正面攻击。第五师团被两面夹击，坂垣毕竟是战术上的内行，他很快就发现了庞军东南方向阵地上兵力不足的弱点，便集中大炮，猛轰东南方向。不久，日军便打开了缺口，步兵接着冲入了临沂城。临沂危在旦夕！庞炳勋命令邵恩三率预备队上来，发起反击，两军白刃格斗。
徐祖贻发现预备队兵力不足，日军有可能占领临沂，便打电话询问庞炳勋:“你手中还有多少预备队？能不能全部调上去，迅速挡住敌人！”
“我一共只有两个师，补充团一部在九曲抗敌，另一部在城内与敌搏斗，连我身边的警卫都上去了，再有就是我这把老骨头了！”庞炳勋心急火燎地说。
关键时刻，又是张自忠主动派了一个团，前来增援庞炳勋。他们与庞军共同战斗，一下子把第五师团推出城外，坂垣见自己的部队三次被推出城外，命令预备队再次攻城。16日晚，徐祖贻见整个临沂城成了一堆废墟，认为现在守城的意义已不大，况且，庞军、张军伤亡较大，为了保存力量，他电话征求庞、张二人意见，是否暂时撤出战斗，向郯城方向转移。
张自忠认为此时敌我双方伤亡都很大，就看谁有韧劲再坚持一下，他觉得只要再打一天一夜，敌人就可能会撤出战斗。
徐祖贻听了张自忠的建议，反复推敲还是拿不定主意，便电话向李宗仁报告，请求李宗仁指示。李宗仁分析后，同意张自忠的建议，并要徐祖贻认真组织讨论反击方案。
反击的任务主要由张自忠部队担负。张自忠在团以上军官作战会议上，传达了反击方案。他紧握着拳头，坚定地说:“弟兄们，敌人欺软怕硬，我们朝敌人的薄弱点坚决地打，部队要插进去，要多箭头向纵深发展。只要我们猛插进去后，敌人就会乱了方寸。我们把敌人分成一小块一小块地吃掉，动作要猛要狠。尤其要指定神枪手，对准敌人的机枪手、迫击炮手打！”他又指着地图上的刘家湖说，“这里的敌人阵地有炮工事，你们要在夜间用炸药把这些炮工事炸掉！”最后，他下令所有师长、团长、营长都要到第一线指挥战斗。
3月16日夜晚，天气晴好，月光融融。第五十九军官兵全体上阵，先以大炮朝敌阵地炮轰，轰隆隆的炮声中夹杂着隐约的炸药包的爆炸声。敌人阵地上顿时火光闪闪，人影晃动。张自忠估计，敌阵地被大炮炸得差不多了，便下令冲锋。官兵们如狂涛般向敌阵地冲过去，激战一昼夜，庞军占领尤家庄、傅家屯。张自忠发现另一支部队占领了东西水湖崖、沙岭一线，感到十分奇怪，他不知道这是一支什么部队。派人一打听，才知道庞炳勋指挥第三军团杀来了，敌人吓得逃跑了。庞、张两支部队奋起追杀，再次占领了汤头、三疃、傅家池、草坡一线战略要点。巩固了战略要点后，他们继续追杀日军，先后攻克了李家五湖、辇沂庄、辛庄、车庄、前湖崖等地。日军不支溃退，向莒县败逃。
此次战斗，虽然双方伤亡都在3000余人，但中国军队保卫了临沂，刹住了日军进攻的气焰，尤其是日军的第十一联队长野裕一郎大佐和年田中佐被击毙。日军用卡车拉回焚化的尸体就有120余车，来不及运回就地掩埋的尸体有900余具。
重创“铁军”(3)
临沂没有攻克，还损兵折将，伤亡大半，坂垣气得眼冒火星，发誓攻破临沂。这次，他玩弄了一出声东击西的把戏。18日那天，他命令2000余兵力攻打费县。李宗仁不知是计，命令张自忠率部增援费县。当张自忠率部赶到费县时，坂垣指挥另一支部队再次进犯临沂。庞部告急，李宗仁才知上当。急令张自忠于25日返回临沂。为了加大临沂的攻击力量，李宗仁命令汤恩伯部骑兵团增援临沂。守卫临沂的兵力大增，官兵们精神振奋，张自忠统一指挥全线出击。
坂垣见中国军队以扇形态势猛扑过来。意识到如不撤退就有可能被中国军队包饺子，慌忙下令撤退。大路上、田野上，溃不成军的日军向北爬行。路有多宽，溃逃的队伍就有多宽。坦克、汽车、摩托车、炮车等，东撞西碰，挤在一起无法撤退。狼狈的士兵倒扛着枪，一瘸一拐地后退着。中国军队的迫击炮弹像长了眼睛似地直往敌人的队伍里钻，一声巨响便炸倒一片。官兵们随之冲入敌群，用手榴弹和刺刀消灭那些躲在坦克后面的敌人。坂垣也差一点当了俘虏。他的大衣、手杖和文件包都丢在了田野上。被天皇称为“铁军”的第五师团败在了中国军队的脚下，而且失败得很惨。
胜利的消息传到武汉，蒋介石眉飞色舞，向第五战区发来贺电，对庞、张二部给予传令嘉奖。
孤军守孤城(1)
津浦路正面的矶谷谦介的第十师团，自1月上旬占领兖州、济宁、邹县一线后非常狂妄。他们认为中国军队是豆腐渣，不堪一击，攻占徐州易如反掌，便沿津浦路南下，但当他们进攻到滕县时，却碰到了硬钉子，使出浑身的解数也无法攻进城内。
在滕县阻击的是邓锡侯的第二十二集团军。这是一支川军队伍，原来驻扎在四川成都西北地区。所辖的两个军均系“乙种军”编制。即每军两个师，每师两个旅，从旅到营也是如
此。整个集团军总共只有4万余人。而且装备陈旧，主要武器为四川造的七九步枪和为数极少的土造轻、重机枪及土迫击炮;重武器如山炮、野炮等都还没有。士兵们身上的装备也很简陋，除了一枝步枪、两颗手榴弹外，背后还插着一把大刀。
第二十二集团军出川之前，邓锡侯听说日军有飞机、大炮、坦克。觉得自己部队装备那么土，怎么上前线和日本鬼子打呢？于是，他给蒋介石发了一份电报，要求换武器。蒋介石很快回电说，前方紧急，时间紧迫，可先出发，途经西安，准予补发。
邓锡侯手持电报，兴奋地对部队动员说:“弟兄们，蒋委员长来电报了，他要我们先到西安，到了那里，就给我们换发新武器了。蒋委员长是一国之主，说话算话。弟兄们，我们从明天起出川作战。一路上要拿出精神来，要走出我们川军的威风来！”
9月5日，他们沿着当年诸葛亮兵出祁山伐魏的路线，一路疾驰。10月上旬，先头部队抵达西安。可是，当他们向西安当局要新武器时，西安当局回答他们，不知道有这样的事。
邓锡侯急了，再次发电报向蒋介石要新武器。蒋介石回电说，当速东进，过潼关，渡黄河，到达太原加入第二战区战斗序列，武器也由第二战区发放。
第二十二集团军向山西开进，途中在汾西、灵石、介休遭遇日军，因缺乏思想准备，同日军打了七八天，损失很大。他们艰辛地走到太原，阎锡山却不拿正眼看他们，说他们是叫花子军。邓锡侯气得嗷嗷怪叫，跺脚骂蒋介石和阎锡山是骗子。骂了几天，阎锡山躲着不见，邓锡侯找不到人，火气更大了，他对官兵们说:“现在我们是没娘的孩子，蒋介石骗我们，阎锡山躲着不见我们，从今天起，你们自己找米下锅，找武器仓库，能者多得，谁找得多就归谁！”
邓锡侯这番话等于是下了抢劫令，顿时，太原城内城外，处处是川军抢东西的士兵，一天下来，既找到了粮食，又抢到了弹药。但却把阎锡山气得胡子翘上了天。他连发三份急电，向蒋介石告邓锡侯的状，说川军抗日不足，扰民有余。他强烈要求蒋介石将川军速速调走。
蒋介石很难理解阎锡山的心情，如今抗战急需兵力，部队多多益善，阎锡山为何给他部队他不要？蒋介石拿着阎锡山的电报，心下想到，你阎锡山不知好歹，你不要，还会没有人要吗？他当即发电报给河南第一战区的程潜，问他要不要川军。
程潜接电，双眉微皱，心中诧异。川军千里迢迢到达山西，阎锡山为何将他们拒之门外？他觉得蹊跷，怀疑里面大有文章。他决定别人不要的他也不能要，因此，给蒋介石复电:阎锡山不要的为何推给我？
蒋介石看着程潜的电报，雷霆大发，拍着桌子生气地说:“娘希皮，这里不要，那里不要，打起仗来天天跟我要兵，现在给他们他们却拒之门外，这阎锡山、程潜搞什么名堂？”
军令次长林蔚在一旁说:“这样吧，既然他们都不肯要，还不如让他们回四川算了。”
“对！”蒋介石觉得有理，不再发火，自语道，“就让他们回四川，我迟早都要到四川去的，让他们回四川为我打基础。”
蒋介石正准备下令，白崇禧走了进来，他听到了这两个人的对话，便对蒋介石说:“我看把川军调到五战区去，德邻常说，强将手下无弱兵，只有没出息的将，没有没出息的兵。”
蒋介石顺水推舟，随口说道:“那你就打个电话问问德邻，看他要不要。”
接电话的李宗仁非常高兴，他说:“韩信带兵多多益善。你们给我多少，我就接受多少。让他们来得越快越好，诸葛亮还扎草人做疑兵呢，我想，川军总比草人强几倍了吧。”
就这样，这支川军来到了徐州。他们一到徐州，邓锡侯和集团军副总司令孙震安置好部队，兴高采烈地来拜见李宗仁。一进门，邓锡侯就苦笑着说:“阎锡山、程潜不要我们，我们当时都成了没娘的娃子。”