队主力停止对沂州攻势，由临沂战线撤离南下援救濑谷支队。3月31日拂晓，李宗仁与白崇禧亲自到台儿庄郊外，指挥歼灭入侵台儿庄之日军。4月2日，蒋中正调黄光华之第139师及周碞之第6师向台儿庄增援，战况好转。4月3日，日本华北方面军接到大本营准备实施徐州会战的电令。4月3日日军控制台儿庄五分之四地方，国军第三十一师伤亡过半，国军第二十七师、第三十师在增援部队支持下进攻，4月5日增援云南国军切断日军运输线，800名台儿庄日军至次晨被完全包围消灭。4月4日，深夜，孙连仲打电话给李宗仁，请求撤退到运河南岸