3月31日下午，板垣师团沂州支队四千人突袭五十二军指挥部，此时关麟征身边只有三百人的警卫营。面对双方兵力的悬殊，关麟征命令部队在离指挥部千米以外的地方展开佯攻，一直拖至援军赶到，对日军进行反包围，全歼日军的骑兵部队。

　　4月5日、6日，关麟征率部向日军侧后发起猛攻。白天枪炮轰击、白刃肉搏；晚上攀屋放火，趁乱追杀，使日军日夜不宁。最终从台儿庄北面包围日军，重创板垣师团国崎支队。

　　台儿庄大捷后，国内军事评论家称战役中负责防守的孙连仲和负责进攻的关麟征为“孙钢头”和“关铁拳”。

　　中华民族扬威不屈之地

　　台儿庄大捷是抗战全面爆发以来，中国军队在正面战场上取得的第一个重大胜利，使中华民族的民族意识空前高涨，书写了全民族众志成城共御外侮的不朽篇章，台儿庄也因此成为中华民族扬威不屈之地。

　　台儿庄战役后，由于日军精锐师团被中国军队击败，日军统帅部判断中国军队主力就在徐州，于是集结华北华中13个师团兵力围攻徐州，意图一举消灭第五战区主力。蒋介石此时陶醉在台儿庄大捷的喜悦中，误以为现在是反击的好机会，于是向徐州集结兵力60余万。幸亏李宗仁对此有清醒的判断，于5月16日在日军主力合围前发动徐州突围战，60万大军在建制完整的情况下冲出日军包围。最终整个徐州会战日军以死伤近四万的代价，获得了一个徐州空城。