1938年1月26日至2月21日,日本侵略军取南路主攻,北路助攻战法,循津浦路向徐州发起进攻。中国军队第五战区两个集团军及一个军在南线战场与日军血战多次,在淮河形成隔河对峙局面。北路之敌在中国军队顽强抗击下,亦无进展。2月22日起,日军改为北攻南守。北路之敌沿津浦路分左中右三路南下,中国军队两个军在左翼苦战旬日,阻遏了日军的进攻。张自忠等部在右翼血战五昼夜,获得临沂大捷。中路日寇,自3月14日起,先后攻陷滕县、峄县,向台儿庄突进,中国军队英勇抵抗,战至4月7日,取得台儿庄大捷。18日日军南北两路先后增兵十万余,并改变战法,以南北钳形攻势,截断陇海路,包围徐州。激战至5月15日,由于中国军队战略指挥的失误,苏北、淮北、鲁西南之重要据点相继陷落,徐州前线各部奉命突围。19日放弃徐州,会战结束。此役日军伤亡一万二千余人。中国军队亦损失约二万人。