我在六安就省政府主席后回到徐州时，已是2月初旬，鲁南保卫战至此已进入紧急阶段。敌军板垣、矶谷两师团正以台儿庄为会师目标，策应津浦路南段敌军的攻势，企图合攻徐州。
先是，当韩复榘态度游移之时，津浦路敌军可以随时南下，青岛在战略上已成孤立之点，无死守价值。我乃命令青岛守军于学忠部南下，沿淮河北岸据险防守，以堵截敌军北进。对青岛防务只采取消极态度，由市长沈鸿烈率海军陆战队五百人和一部分警察，协同维持治安，并监视海面敌人。1938年1月12日，敌军板垣第五师团在青岛的崂山湾、福岛两处强行登陆，沈市长即率所部南撤。敌军占领青岛后，乃沿胶济路西进，至潍县转南，经高密，循诸城、莒县一线，进迫临沂，与津浦线上的矶谷师团取得呼应，齐头猛进。
板垣、矶谷两师团同为敌军中最顽强的部队。其中军官士卒受侵略主义的毒素最深。发动“二二六”政变的日本少壮派，几乎全在这两个师团之内。今番竟协力并进，与自南京北犯的敌军相呼应。大有豕突狼奔、一举围歼本战区野战军的气概。
2月上旬，临沂告急，该地为鲁南军事上所必争的重镇，得失关系全局。处此紧急关头，既无总预备部队可资调遣，只有就近抽调原守海州的庞炳勋军团，驰往临沂，固守县城，堵截敌人前进（庞部防地则由驻苏北的缪澂流军接替）。
庞军团长的职位虽比军长要高，但所指挥的军队则只有五个步兵团，实力尚不及一个军。庞君年逾花甲，久历戎行，经验丰富。于抗日以前的内战时期，以善于避重就轻，保存实力著称。人极圆滑，为一典型的“不倒翁”人物。凡为庞氏的指挥官和并肩作战的友军，莫不对渠存有戒心。
但是庞氏有其特长，能与士卒共甘苦，廉洁爱民，为时人所称道。所以他实力虽小，所部却是一支子弟兵，有生死与共的风尚，将士在战火中被冲散，被敌所俘，或被友军收编的，一有机会，他们都潜返归队。以故庞部拖曳经年，又久为中央所歧视，仍能维持于不坠。
当庞部奉命编入第五战区序列之初，庞氏即来徐州谒见，执礼甚恭。我因久闻其名，且因其年长资深，遂也破格优礼以待。我虽久闻此公不易驾驭，但百闻不如一见，于谈吐中察言观色，觉他尚不失为一爱国诚实的军人。在初次见面时，我便推心置腹，诚恳地告诉他说，庞将军久历戎行，论年资，你是老大哥，我是小弟，本不应该指挥你。不过这次抗战，在战斗序列上，我被编列为司令长官，担任一项比较重要的职务而已。所以在公事言，我是司令长官，在私交言，我们实是如兄如弟的战友，不应分什么上下。
接着，我又说，我们在内战中搅了二十多年，虽然时势逼人，我们都是被迫在这漩涡中打转，但是仔细回想那种生活，太没有意义了。黑白不明，是非不分，败虽不足耻，胜亦不足武。今日天如人愿，让我们这一辈子有一个抗日报国的机会，今后如能为国家民族而战死沙场，才真正死得其所。你我都是五十岁以上的人，死也值得了，这样才不愧作一军人，以终其生。
庞听了很为感动，说：“长官德威两重，我们当部属的，能在长官之下为国效力，天日在上，万死不辞，长官请放心，我这次绝不再保存实力，一定同敌人拼到底。”
我又问他道：“你的部队有没有什么困难，需要我替你解决呢？”庞叹息说：“我原有五个团，现在中央有命令，要我把一个特务团归并，共编为四个团。长官，我的部队兵额都是足额的，我把这个团归并到哪里去呢？不能归并，就只有遣散。现在正是用兵之时，各部队都在扩充，唯独要我的部队遣散，似乎也不是统帅部的本意吧！”
我说：“可能上级不知道你部队的实际情况！”
庞说：“报告长官，我如不遵令归并，中央就要停发整个部队的粮饷！”
我说：“中央这样处理是不公平的，我当为你力争此事。”我又问他道：“你的部队还缺少些什么呢？”庞说：“子弹甚缺，枪支也都陈旧，不堪作战。”我也答应在我权力所能及尽量予以补充。在庞部去海州之前，我便认真地向中央交涉，请求收回成命。旋奉军政部复电说：“奉委员长谕，庞部暂时维持现状。”我将此消息告诉庞，全军大喜过望，庞氏自更感激涕零，认为本战区主帅十分体恤部曲，非往昔所可比拟。我更命令本战区兵站总监石化龙尽量补充第三军团的弹药和装备，然后调其赴海州接防。全军东行之日，我亲临训话，只见士卒欢腾，军容殊盛，俨然是一支劲旅。
此次临沂吃紧，我无军队可资派遣，只有调出这一支中央久已蓄意遣散的“杂牌部队”来对抗数目上且占优势的号称“大日本皇军中最优秀的板垣师团”。
2月下旬，敌我两军遂在临沂县城发生攻防激烈的战斗。敌军以一师团优势的兵力，并附属山炮一团、骑兵一旅，向我庞部猛扑。我庞军团长遂率其五团子弟兵据城死守。敌军穷数日夜的反复冲杀，伤亡枕藉，竟不能越雷池一步。
当时随军在徐州一带观战的中外记者与友邦武官不下数十人，大家都想不到一支最优秀的“皇军”，竟受挫于一不见经传的国民党“杂牌部队”，一时中外哄传，彩声四起。板垣征四郎显然因颜面关系，督战尤急。我临沂守军渐感不支，连电告急。
所幸此时我方援军张自忠五十九军，及时自豫东奉调赶至津浦线增援。张部按原命令系南向开往淮河北岸，增援于学忠部，适淮南敌军主力为我李品仙第二十一集团军的第三十一军和廖磊第十一集团军的第七军、第四十八军所纠缠而南撤，我遂临时急调张自忠全军北上临沂，援助庞部作战。
张部以急行军出发，于3月12日黄昏后赶到临沂郊外。翌晨，当敌军攻城正急之时，五十九军先与守城部队取得联系，乃约定时间向敌人展开全面反攻。临沂守军见援军已到，士气大振，开城出击。两军内外夹攻，如疾风暴雨。板垣师团不支，仓皇撤退。庞、张两部合力穷追一昼夜，敌军无法立足，一退九十余里，缩入莒县城内，据城死守。沿途敌军遗尸甚多，器械弹药损失尤大。造成台儿庄大战前之一出辉煌的序幕战。
敌军退入莒县后，我军围攻数日，终因缺乏重武器，未能奏效。
临沂一役最大的收获，是将板垣、矶谷两师团拟在台儿庄会师的计划彻底粉碎。造成尔后台儿庄血战时，矶谷师团孤军深入，为我围歼的契机。
此次临沂之捷，张自忠的第五十九军奋勇赴战之功，实不可没。张自忠部也在“杂牌”之列，他之所以能造出这样赫赫的战功，其中也有很多有趣的故事。
张自忠原为宋哲元第二十九军中的师长，嗣由宋氏保荐中央，委为北平市市长。“七七事变”前，敌人一意使华北特殊化，张以北平市市长身份，奉宋氏密令，与敌周旋，忍辱负重，外界不明真相，均误以张氏为卖国求荣的汉奸。“七七事变”后，张氏仍在北平城内与敌交涉，因此舆论界对其攻击尤力，大有“国人皆曰可杀”之概。迨华北战事爆发，我军失利，一部分国军北撤南口、张垣，张部则随大军向南撤退。时自忠被困北平城内，缒城脱逃，来南京请罪。唯宁、沪舆论界指责张自忠擅离职守，不事抵抗，吁请中央严予惩办，以儆效尤。南京街上，竟有张贴标语骂他为汉奸的。群情汹汹，张氏百喙莫辩。军委会中，也有主张组织军法会审的。更有不逞之徒，想乘机收编张的部队，而在中央推波助澜。那时我刚抵南京，闻及此事，乃就西北军自忠的旧同事中调查张氏的为人。他们，尤其是张的旧同事黄建平，便力为辩护说，自忠为人侠义，治军严明，指挥作战尤不愧为西北军中一员勇将，断不会当汉奸。我听到这些报告，私衷颇为张氏惋惜。一次，我特地令黄君去请他前来一叙，孰知张君为人老实，竟不敢来，只回答说，待罪之人，有何面目见李长官。后经我诚恳邀请，他才来见我。当张氏抵达之时，简直不敢抬头。平剧中，常见犯人上堂见官，总是低着头说：“犯人有罪，不敢抬头。”对方则说：“恕你无罪，抬起头来。”我以为这不过是扮戏而已，殊不知抗战时期，北方军人中尚有此遗风。
我说：“荩忱兄，我知道你是受委屈了。但是我想中央是明白的，你自己也是明白的，我们更是谅解你。现在舆论界责备你，我希望你原谅他们。群众是没有理智的，他们不知底蕴才骂你，你应该原谅他们，毕竟他们的动机是纯洁的……”
张在一旁默坐，只说：“个人冒险来南京，戴罪投案，等候中央治罪。”
我说：“我希望你不要灰心，将来将功折罪。我预备向委员长晋言，让你回去，继续带你的部队！”
张说：“如蒙李长官缓颊，中央能恕我罪过，让我戴罪图功，我当以我的生命报答国家。”
自忠陈述时，他那种燕赵慷慨悲歌之士的忠荩之忱，溢于言表。张去后，我便访何部长一谈此事。何应钦似有意成全。我乃进一步去见委员长，为自忠剖白。我说：“张自忠是一员忠诚的战将，绝不是想当汉奸的人。现在他的部队尚全师在豫，中央应该让他回去带他的部队。听说有人想瓜分他的部队，如中央留张不放，他的部队又不接受瓜分，结果受激成变，真去当汉奸，那就糟了。我的意思，倒不如放他回去，戴罪图功。”
委员长沉思片刻，遂说：“好吧，让他回去！”说毕，立刻拿起笔来，批了一个条子，要张自忠即刻回至其本军中，并编入第一战区战斗序列。
自忠在离南京返任前，特来我处辞行，并谢我帮忙，说：“要不是李长官一言九鼎，我张某纵不被枪毙，也当长陷缧绁之中，为民族罪人。今蒙长官成全，恩同再造，我张某有生之日，当以热血生命以报国家，以报知遇。”言出至诚，说来至为激动而凄婉。我们互道珍重而别。
至1938年2月，淮河前线吃紧，于学忠兵力不敷，军令部乃将第五十九军调来五战区增援。张军长大喜过望，因为我和他有那一段渊源，他颇想到第五战区出点力。不过，在五战区他也有所顾虑，因为他和庞炳勋有一段私仇。原来在1930年，蒋、冯、阎中原大战时，庞、张都是冯系健将，彼此如兄如弟。不意庞氏受蒋的暗中收买而倒戈反冯，且出其不意袭击张自忠师部，张氏几遭不测。所以自忠一直认为炳勋不仁不义，此仇不报，誓不甘休。自忠此次奉调来徐时，便私下向徐参谋长陈述此一苦衷，表示在任何战场皆可拼一死，唯独不愿与庞炳勋在同一战场。因庞较张资望为高，如在同战场，张必然要受庞的指挥，故张不愿。好在原定计划中，已调他去淮河战场。
天下事真是无巧不成书，淮南敌军主力适于此时被迫南撤，淮河北岸军情已经缓和。独于此时，庞炳勋在临沂被围请援，而我方除五十九军之外，又无兵可调。徐参谋长颇感为难。我闻讯，乃将张自忠请来，和他诚恳地说：“你和庞炳勋有夙怨，我甚为了解，颇不欲强人之所难。不过以前的内战，不论谁是谁非，皆为不名誉的私怨私仇。庞炳勋现在前方浴血抗战，乃属雪国耻，报国仇。我希望你以国家为重，受点委屈，捐弃个人前嫌。我今命令你即率所部，在临沂作战。你务要绝对服从庞军团长的指挥。切勿迟疑，致误戎机！”
自忠闻言，不假思索，便回答说：“绝对服从命令，请长官放心！”
我即命张氏集合全军，向官兵训话鼓励一番，自忠乃率所部星夜向临沂增援，竟打了一个惊天动地的胜仗！若非张氏大义凛然，捐弃前嫌，及时赴援，则庞氏所部已成瓮中之鳖，必至全军覆没。其感激张氏，自不待言。从此庞、张二人竟成莫逆，为抗战过程中一段佳话。
二临沂一战，津浦北段敌军“左臂”遂为我军砍断，敌两路会攻台儿庄的计划遂为我所破，唯敌军沿津浦线而下的正面矶谷师团，则因韩复榘不抵抗的影响，日益向南推进。值此紧要关头，我方另一部援军，第二十二集团军川军邓锡侯部（辖第四十一及第四十五两军）适自郑州赶来增援。我遂急调第四十一军（军长孙震，辖一二二及一二四两师）前往鲁南的邹县堵截，四十五军跟进为预备队。军次滕县，知邹县已失，第四十一军乃以一二二师（师长王铭章）守滕县城，一二四师在城外策应。敌军以快速部队南侵，将滕县包围，并以重炮及坦克猛攻县城。王师长亲自督战死守，血战三昼夜，终因力有不逮，为敌攻破。王师长以下，全师殉城，至为惨烈。然卒将敌军南侵日期延缓，使我增援部队汤恩伯、孙连仲等部能及时赶到参战。
邓锡侯部川军来五战区作战，也有一段有趣的故事。
邓部原驻于川西成都，因其防区通向外界之水路为川军刘湘所部封锁，无法购买弹械补充，故士兵所用的枪械半为土造，极其窳劣。此次激于大义，请缨出川参加抗战，奉统帅部令，编为第二十二集团军，以邓锡侯为总司令，孙震为副司令，由二人亲自率领，往第二战区参加山西保卫战。然仓促出师，远道跋涉，沿途又无补给兵站的组织，势须就地购买粮草，对军纪不无影响。
川军方抵山西而太原已告失守。敌人用机动性快速部队向溃军左冲右突，川军立足未稳，便被冲散，随大军狼狈后退，沿途遇有晋军的军械库，便破门而入，擅自补给。败兵之际，士兵强买强卖皆所难免。事为第二战区司令长官阎锡山所悉，大为震怒，认为川军是“抗日不足，扰民有余”的“土匪军”，乃电请统帅部将川军他调。统帅部接此难题，乃在每日汇报中提出。委员长闻报也很为生气，说：“第二战区不肯要，把他们调到第一战区去，问程长官要不要。”
军委会乃打电话去郑州给第一战区司令长官程潜，告知此一命令，并老实说出其原委。孰知程潜对川军作风早有所闻，在电话里竟一口回绝，说：“阎老西都不要，你们要送给我？我不要这种烂部队！”据说，当军令部次长林蔚将此消息报告委员长，并请示办法时，委员长正因南京初失，心绪不好，闻报勃然大怒，说：“把他们调回去，让他们回到四川去称王称帝吧！”
白崇禧在一旁听着，便劝解道：“让我打电话到徐州去，问问五战区李长官要不要？”白氏随即自武汉用长途电话问我，并娓娓陈述此一事件的经过。此时正值韩复榘不战而退，我无援兵可调之时。我便立刻告诉白崇禧：“好得很啊！好得很啊！我现在正需要兵，请赶快把他们调到徐州来！”
白说：“他们的作战能力当然要差一点。”
我说：“诸葛亮扎草人做疑兵，他们总比草人好些吧？请你快调来！”
白崇禧闻言一笑。川军就这样调到徐州来了。
邓锡侯、孙震两君，我和他们虽曾通过信，这次在徐州却是第一次见面。邓、孙两君对我个人的历史知道得很清楚，如今加入我的战斗序列，也颇觉心悦诚服。他们之所以被调到五战区的原委，他们本人也完全知道。
邓、孙二人见到我便苦笑着说：“一、二两战区都不要我们，天下之大，无处容身。李长官肯要我们到五战区来，真是恩高德厚！长官有什么吩咐，我们绝对服从命令！”
我说，过去的事不必提了。诸位和我都在中国内战中打了二十余年，回想起来，也太无意义。现在总算时机到了，让我们各省军人，停止内战，大家共同杀敌报国。我们都是内战炮火余生，幸而未死，今后如能死在救国的战争里，也是难得的机会。希望大家都把以往种种譬如昨日死，从今以后，大家一致和敌人拼命。
随即，我便问他们有什么需要，有没有困难要我代为解决的。邓、孙异口同声说：“枪械太坏，子弹太少。”我乃立刻电呈军委会，旋蒙拨给新枪五百支，每军各得二百五十支。我又于五战区库存中，拨出大批子弹及迫击炮，交两军补充。两军官兵欢天喜地。适矶谷师团另附骑兵旅、野炮团、重炮营和战车数十辆，自济南循铁路南进，我遂调两军前往防堵。大军出发前，我并亲临训话，举出诸葛武侯统率川军北抗司马懿的英勇故事，希望大家效法先贤，杀敌报国。大军上下无不欢跃。滕县一战，川军以寡敌众，不惜重大牺牲，阻敌南下，达成作战任务，写出川军史上最光荣的一页。
以上所述临沂、滕县两役，都是台儿庄大捷前，最光辉的序幕战。但是这两项艰苦的血战，却都是由一向被中央歧视的“杂牌部队”打出来的。这些“杂牌部队”在其他场合，往往畏缩不前，但是到了五战区，却一个个都成了生龙活虎，一时传为美谈。
三在临沂和滕县于3月中旬同时告急时，蒋委员长也认为在战略上有加强第五战区防御兵力的必要，乃仓促檄调第一战区驻河南补充训练尚未完成的汤恩伯军团和孙连仲军团，星夜增援。首先抵达徐州的为汤恩伯第二十军团，辖两个军（第五十二军关麟征和第八十一军王仲廉）共计五个师（第二师郑洞国、第二十五师张耀明、第四师陈大庆、第八十九师张雪中和第一一○师张轸）。该军团装备齐全，并配属十五生的德制重炮一营，为国军中的精华。
汤部第八十一军先抵徐州，即乘火车北上支援第二十二集团军作战，不幸滕县城已先一日陷敌，迨汤军团全部到达，已不及挽回颓势，只消极地掩护友军退却和迟滞敌人的南进而已。
随汤部之后到徐州的为孙连仲的第二集团军。孙集团军名义上虽辖两军（第三十军田镇南、第四十二军冯安邦），唯该部因曾参加山西娘子关之保卫战，损失颇大。四十二军所剩只一空番号而已，孙连仲虽曾屡次请求补充，均未获准。其后不久，四十二军番号且为中央新成立的部队取而代之。故该集团军实际可参加战斗的部队只有三师（第二十七师黄樵松、第三十师张金照、第三十一师池峰城）。孙总司令到徐州来见我时，匆匆一晤，我就叫他快去台儿庄部署防务、建筑工事。因孙部原为冯玉祥的西北军，最善于防守。我当时的作战腹案，是相机着汤军团让开津浦路正面，诱敌深入。我判断以敌军之骄狂，矶谷师团长一定不待蚌埠方面援军北进呼应，便直扑台儿庄，以期一举而下徐州，夺取打通津浦路的首功，我正要利用敌将此种心理，设成圈套，请君入瓮。待我方守军在台儿庄发挥防御战至最高效能之时，即命汤军团潜行南下，拊敌之背，包围而歼灭之。
部署既定，敌人果自滕县大举南下。汤军团在津浦线上与敌作间断而微弱的抵抗后，即奉命陆续让开正面，退入抱犊崮东南的山区。重炮营则调回台儿庄运河南岸，归长官部指挥。敌军果不出我所料，舍汤军团而不顾，尽其所有，循津浦路临枣支线而下，直扑台儿庄。敌军总数约有四万，拥有大小坦克车七八十辆，山野炮和重炮共百余尊，轻重机枪不计其数，更有大批飞机助威。徐州城和铁路沿线桥梁车站，被敌机炸得一片糜烂。