李宗仁急调张自忠统率之第五十九军，驰援临沂。张自忠率部以急行军出发，3月14日凌晨强渡沂河，突然对日军发动攻击。双方随即在沂河两岸展开了惨烈的混战，战线犬牙交错，形成了逐村逐屋争夺的拉锯战。激战至18日，板垣师团向莒县突围窜逃。

　　3月20日，五十九军被调往费县方面作战。坂垣师团增援到达后，于23日再攻临沂。庞部损失甚重，五十九军再次受命驰援。24日，五十九军在临沂西北向日军发起进攻。激战至29日，日军被迫撤退，五十九军又取得第二次保卫临沂的胜利。

　　五十九军二保临沂，将坂垣、矶谷两师团在台儿庄的会师计划彻底粉碎，致使矶谷师团孤军深入台儿庄，形成围歼的契机。

　　奋战守孤城，视死如归，是革命军人本色

　　由于韩复榘不战而退，津浦线北段从济南到徐州，没有一支中国军队驻防，大批部队尚在陇海线行进途中。3月12日，矶谷师团开到邹县，形势万分危急。李宗仁为阻敌南进，急调刚被第二战区赶至第五战区的第二十二集团军之第四十一军，抢占津浦线北段空白点滕县，要求坚守三天。第一二二师师长王铭章率部进驻滕县，任第四十一军前方总指挥。