外围守军主力因被日军追击而没能撤进滕县城内，退守滕县城关地区的守军虽然番号很多，但实际作战部队只有16个连和约500人地方部队，总计兵力仅约3000人，且装备十分落后，仅有轻武器和手榴弹等。45军的125师、127师边打边撤，撤退至临城附近与刚下火车的汤恩伯第二十军团的王仲廉第85军先遣一个团会合。步兵第36联队为基干部队追击第45军部队，由滕县东部的辛庄、中顶山迂回滕县南部，3月16日击破南沙河守军，3月17日夕攻占第22集团军总司令部与第41军军部驻地临城。
城关战.步兵1