荻洲立兵带第13师团北上呼应的情报最先被武汉军令部情报厅拿到。蒋介石随即将荻洲师团的动向通知给在徐州的第5战区司令长官李宗仁。同时，给第3战区的顾祝同发了份急电，叫他派部队在第13师团后面进行牵制作战。考虑到李宗仁那边兵力不足，又把廖磊第7军从第3战区划到第5战区。最后，叫第1战区的程潜随时作好支援第5战区的准备。
抗战爆发后，白崇禧飞赴南京，与蒋介石协商抗战大计，李宗仁留在广西，编练新军。淞沪会战期间，李被任命为第5战区司令长官，进驻徐州，战区在鲁南和苏北的津浦线两侧以及陇海线东段。
韩复榘擅退，津浦路正面洞开，为安全起见，蒋介石希望李宗仁把第5战区的司令部从徐州迁到河南归德（今商丘）或安徽亳州。但李还是坚持留在徐州，因为交通和通讯便捷，有着四通八达的电话网。假如迁到归德或亳州，只能依靠无线电了，电报来回及翻译耗时太长，而且容易被日军破译，于军事指挥大不利。
此外，还有极重要的一点：司令部及其兵力集中在徐州周围，等于是内线作战（如圆形堡垒一样，与从外面进攻的多路敌人进行作战）。内线作战看似被动，但一旦打好了，在保证内侧交通线的情况下，可以互相穿插，对外围分散的敌人各个击破，后来张自忠部在徐州战场上南北纵横，对友军多次进行支援，就完全得益于内线作战的好处。当然，内线作战也有致命处，一旦打不好，包围圈会越来越小，有被敌人围歼的危险。
就在李宗仁拿到蒋介石发来的情报不久，另一份军情摆在了案头：青岛失陷后，板垣师团沿胶济线西进，攻到潍县后转向南攻，连破高密、诸城，兵锋直指鲁南重镇临沂。
鲁南的临沂和滕县，徐州北面的两扇大门。
各路援军此时还没到达第5战区，李宗仁手上人手很少，又没总预备队。想来想去，只好急命庞炳勋带第3军团去临沂阻击日军。
第3军团正在守备苏北海州，军团长是兼着第40军军长的庞炳勋。
此人是个长者，早年在直系军阀里做事，在跟奉系的战斗中被炸残一条腿。跟那个时代的很多人一样，他也跟过冯玉祥，而且打过韩复榘，袭击过张自忠。其人虽谈不上狡猾，但总有小算盘，最会保存实力。后来，到了1943年，在一次战役中陷入困境，终于降了日军。有人说，那也是为了保存实力，暂时的。其实，历史哪有那么复杂？汉奸就是汉奸，就跟他在1938年的春天即将成为英雄一样。
按后来李宗仁的回忆，庞炳勋被划入第5战区，到徐州面见李时，两个人有一场对话。
李宗仁说：“庞将军久历戎行，论年资，是老大哥，而我是小弟，本不该指挥你。这次抗战，在战斗序列上，我被编为司令长官，担任一项比较重要的职位而已。所以在公言事，我是司令长官；在私交言，我们是如兄如弟的战友，不应分什么上下。”
庞炳勋说：“长官客气了。”
李宗仁又说：“我们在内战中搅了二十多年，虽然时事逼人，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。今日大如人愿，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。你我都是四五十岁以上的人，死也值了。这样才不愧做一个军人，以终其生。”
李宗仁的一席话如情感炸弹在庞炳勋内心深处炸开花。后来老庞死守临沂，与这一席话有着直接关系。
当时庞炳勋说：“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，长官放心——”
放什么心呢？
庞炳勋说：“我这次决不再保存实力了，一定同敌人拼到底。”
李宗仁说：“好！”
他叫庞炳勋火速驰援临沂。可以说李宗仁的思想工作做得真不错，因为老庞爽快得提兵就走了。
庞炳勋虽然挂着军团长的名号，但下面实际上只有1个军，也就是第40军。这个军下头有多少部队呢？只有一个师。一个装着一个，一个装着一个，名号很多，但实际上就那么点人。加上直属特务营，炮兵、工兵、辎重兵、通信兵各一个营，以及骑兵连和手枪连，满打满算5个团，一万多士兵。
这是支地道的杂牌军。
不过，如果看第40军总参议李瘦吾的回忆，会发现，这支部队的武器装备并不差，人虽然只有13000人，但装备有：步枪8000支，手枪900多支，重机枪60挺，轻机枪600挺，掷弹筒200多具，山炮4门，轻重迫击炮60多门。
这个数字甚至叫人产生怀疑：一万多人的部队，即使补充了武器，会有600挺机枪的配置？
李瘦吾是第40军总参议，执行参谋长之职，虽然他的话是最原始的资料，但在这里也只能存疑。
只说临沂，古之琅琊，诸葛亮和王羲之的老家，魏晋六朝第一豪门王氏的郡望所在地，虽是人文胜地，但也躲不过1938年的硝烟。还好还好，那些历史长河里的人物注视着后来者，并给他们以力量。
庞炳勋把指挥部设在南关省立乡村师范学校，构筑前进阵地和主阵地后，以一个旅守城北诸葛城，一个旅守城东相公庄，城内是补充团，炮兵及直属部队在城南军部附近。
庞军团到达临沂不久，李宗仁就打来电话，说从青岛撤下来的部队正在莒县跟日军厮杀，叫庞炳勋立即派人增援。
庞炳勋派出去两个团。
在路上跟一股敌人遭遇。按拿到的情报，说这股敌人是伪军，但打着打着觉得不对，因为对方火力太猛，再侦察，才知道来者是日军第5师团的坂本支队。支队由步兵第11联队（长野佑一郎）、第21联队（片野定见）为基干，加上野炮兵两个大队和山炮兵一个中队，共5000多人，支队长坂本顺少将（第21旅团长）。
遇见的日军，则是坂本支队的前锋，片野定见联队的一部。
庞炳勋这两个团，总算突破了日军拦截，赶到了莒县，随后一个入城，一个在郊外，本想互相呼应，但实际上这种陈旧的战法起不到这个作用，结果被日军分割，两边失去联系，最后城里的人只好再突围出来。
两个团损失惨重。从莒县撤下来，片野联队一路追赶，追到了1938年3月5日，顺势攻占了临沂外围的汤头镇。
临沂一下子有了敌情。
开战后，日军第5师团除一部在平型关被袭击外，在其他地方几乎没打过败仗，一时间成了日军表现最好的部队，后来板垣征四郎从师团长的位子上直接升任陆军大臣，虽有其他因素在里面，但跟师团的战绩也有很大的关系。
如此说来，就可以想象坂本顺的心态了，面对小小的临沂和一支杂牌部队，按他的计划，两天攻下临沂算是客气的了。
坂本拉过来坦克二十多辆、野战重炮三十余门，狂击临沂县城北6公里处的诸葛城阵地。
但庞炳勋也不含糊，在诸葛城一线，叫部队跟日军展开近距离炮战。
中国这边的山炮，如按通常的炮位布阵，很容易被日军的重炮压制而摧毁，所以就把山炮当迫击炮使，等日军逼近了再开炮，一时间巨响隆隆，一名团副甚至被炮声震昏在战壕里。
只有亲身经历过战争的人，才能体会到战争的残酷。这并不是一句废话。
多日激战后，补充团也被顶到一线，其中排长李宗岱受命在葛沟阻击日军。
领命后，李宗岱带弟兄们立即出动。这个排有6挺轻机枪，每人背后一把大砍刀，虽然还是初春天气，但很多人光着膀子。
3月9日，日军摸至葛沟。
据侦察，阵地正面是日军的骑兵部队。李宗岱侧耳贴着地面，判断日军马蹄声的远近。他叮嘱身边的士兵，即使日骑进入射程也不要着急开枪，一定等他的命令。
日军骑兵出现在地平线上，最前面的一名骑兵举着军旗，后面的骑兵舞动着马刀。
日军每个师团都有一个骑兵联队（特设师团有的为骑兵大队）。虽然当时日军对骑兵的使用已经非常少了，通常只起到运输作用，但并不是说就完全杜绝了骑兵的冲锋。
在阵地上阻击骑兵是个技术活儿。离远了打吧，由于骑兵在疾速运动中，所以命中率会很成问题的；近点打吧，虽然命中率相对会提高，但阵地却容易在瞬间被敌骑冲垮。李宗岱还是比较有经验的，当日骑相距300米左右时，他仍一动不动。当日骑大约又前进了几十米后，他狠狠地一挥手，大喊一声：目标！正前方敌人骑兵！瞄准马头！打！
一时间，机枪、步枪同时开火，奔在最前方的马头最先中弹，马上的日军旗手凌空摔了出去，后面的同伴纷纷中弹……
这个距离拿捏得恰到好处。
日军步兵随后跟进，但不是很多，也就一个中队，冲了两次都被打了下去，于是在对面构筑战斗工事。
李宗岱当夜即决定发起袭击，绕道日军阵地的侧翼，对其拦腰一击。他选了20名战士，步枪上好刺刀，每人腰挂8枚手榴弹，背一把大砍刀。
当迂回到一处山坡时，听到坡下传来铁锹挖地的声音。李宗岱立即做手势，敢死队停下来。那是构筑工事的声音。李宗岱带了两个队员，从旁边的一条小路摸了下去，远远望见两个黑影在抡着铁锹，知道碰到日军工兵了。
李宗岱带人潜行。
到距离日军10米左右的地方，看到地上有挺机枪，还有两箱子弹。箱子上，放着两顶钢盔。两个日军工兵一个抡十字镐一个用铁锹，正埋头干活，构建机枪掩体。
李宗岱从背后抽出大砍刀，跟一名队员对了下眼神，后者心领神会，两人一块数道：“一，二，三！”
话音刚落，他们就已冲了上去，就在其中一名日军转身时，李宗岱的刀已经落了下来，那个鬼子的半边肩膀被砍了下来；另一个鬼子听到惨叫时，李宗岱的同伴已经把刀捅进他的肚子。但那鬼子似乎还想反抗，李宗岱的同伴咆哮着往前顶，直到鬼子死死地钉在坡壁上。李宗岱对倒在地上的鬼子补了一刀，抬头时，发现又冲过来4个戴着钢盔的鬼子，前面两个端着上了刺刀的步枪，后面两个正在装刺刀。
此时其他敢死队员也上来了，李宗岱带人飞扑眼前的日军。
日军是蚁集的动物，又是负隅顽抗的动物，意思是说：在一个场景里，当其人数居多时，他们不会怕什么；虽然人数少，但却非近身战斗，他们也不怕。可一旦他们人数少，而且又是近身格斗时，他们的恐惧心理就会成倍放大。所以当李宗岱带敢死队员扑向他们时，那几个鬼子立马含糊了，竟转身朝旁边的阵地逃去。
落在最后面的一个，被追得最快的敢死队员一刀砍在后背上，栽倒在地。
李宗岱带人顺势突入日军阵地。肉搏中，日军搞不明白来了多少中国军队，一时间无心恋战，向后退下去。
在葛沟，日军攻了8次，最后都被打了回去。
李宗岱因功提升上尉连长，连获两枚血染的勋章，但他的连最后只剩下了29名士兵。
庞军团的顽强抵抗不但叫日军吃惊，也让李宗仁多少有点意外。他有把握叫庞炳勋不耍滑头，但庞部到底能支撑几天他实在不晓得。而现在庞炳勋给了他一个惊喜。惊喜是惊喜，部队伤亡也确实惨重，庞炳勋最后不得不向李宗仁求援。
电话是战区参谋长徐祖贻（保定陆军军官学校3期，江苏昆山人）接的，问：“你还有多少预备队？”
炮弹爆炸声不时响起，庞炳勋怕那边听不清楚，于是扯着嗓子喊：“前两天还有个补充团，现在也已经顶上去了，我手里已经没人了，连警卫连都到诸葛城增援了。再往一线顶的话，只有我自己拎着枪去啦！”
徐祖贻说：“庞军团长！你不要担心，李长官心里有数，在你来电话前，援兵就已经派出去了，天黑前必到临沂，这半天你一定稳住正面，一定要顶住！”
庞炳勋问：“哪支部队过来？”
李宗仁的这个战区参谋长，是那个年代最出色的参谋人才之一，早年于东北军任职，后在日本陆军士官学校和陆军大学进修，军事素养极佳。为人精明干练如他，此时却有些闪烁其词，但军情紧迫，不容扯淡，只好如实相告：“59军。”
作为第59军军长的张自忠，已经从公众视野里淡出半年多了。他本来率部驻在河南，归第1战区节制，津浦线危急后，军委会将其编入第5战区，经归德来到徐州。
见过李宗仁后，张自忠一度奉命驰援正在淮北跟第13师团打的于学忠，但后来由于淮河之围暂解，张自忠又率部北往。过津浦线上的一个小站时，看到冒死工作的铁路职工，张大为感慨。
在小站，有集会的各界人士，张自忠受邀演讲，谈对时局的看法。其间，有人这样问：“张将军！去岁‘七七事变’，我们看当时报纸有消息称，日本人有个命令，就是只打冯治安的部队，不打您的部队，而且您也曾访问过日本，对此您现在有什么解释呢？”
张自忠说：“对兄弟过去做的一些事，国人不谅解我，骂我是汉奸，这是兄弟终身所痛心的一个污点，只有留待用事实来洗雪，所以我现在是无话可说的。”
在徐州，得闻兖州被日军围攻，李宗仁又命张自忠驰援兖州，3月12日傍晚到滕县下火车后，得知兖州已失。正在这时候，又接徐祖贻来电，说庞炳勋所守的临沂处于危急中。张自忠苦笑。怕什么，来什么。
1930年中原大战时，庞率军反戈，弃冯玉祥而投蒋介石，并就近袭击了张自忠的部队，一颗炮弹砸下去，张差点被炸死。多日前，在徐州，张自忠跟徐祖贻闲聊时曾说：“作为戴罪之人，自忠各战场皆可一死，但我不愿与庞炳勋在同一战场作战，更不愿受其节制。”
后计划调张自忠部驰援临沂时，徐祖贻是非常担心的。但李宗仁叫他不必忧虑，说：“我与北方将领不太熟，唯独这张自忠倒是有些交情。”
原来，去年的时候，张自忠从北平潜行到南京后，媒体皆喊杀汉奸，军委会中也有人建议设立军事法庭对张进行三堂会审。张自忠无言以对。后李宗仁到南京开会，颇闻张之名，于是倾情相邀，张羞愧不至，经再三邀请，才拜见李，按李宗仁的说法，张甚至不敢抬头。李见张终是忠诚老实之人，便在开会之余给蒋介石说了张的情况，蒋本意也不想制裁张，说：“好吧！让他回去，到第1战区做军长，戴罪立功。”
李宗仁说：“张自忠必不会不顾大局。”
的确，张自忠带部队乘火车由滕县连夜奔赴临沂。
在火车上，张自忠跟副军长李文田、第38师师长黄维纲（行伍出身，河南项城人）、第180师师长刘振三讨论军情。
刘振三说：“军长！我们可去救那庞瘸子？当年您可差点死在他手啊！”
张自忠听到这话，开始沉默不语，后来笑了，说：“你倒提醒了我。不过，我们救的不是庞瘸子，是另一支中国军队。”
刘振三虽解张自忠之意，但自己还是没法接受，说：“军长，要救您去救，我不去！这个扣，我解不开。”
张自忠说：“你要不去，就回徐州给我待着！”
刘振三说：“回就回！”
两人是生死之交，说话并无顾忌。李文田、黄维纲等人并不插话，都闭着眼睛半睡，后来就真的睡着了。这些天，在津浦线上东奔西走，他们太过疲惫了。
列车到峄县，天色大亮，新一天又到来了。
对当时的中国军人来说，每当天色熹微时，就是又一次战斗到来的时候。叫醒耳朵的，是日军呼啸而至的战机。在车站的军用电话点，张自忠接到李宗仁的电话。当时，李宗仁安慰完徐祖贻，发现自己心里又没把握了，想来想去，还是决定给张自忠打个电话。
李宗仁开门见山地问：“荩忱（张自忠字），可去？”
张自忠说：“可去。”
李宗仁说：“如何可去？”
张自忠说：“为民族计，皆友军。”
李宗仁再问：“可受庞指挥？”
张自忠说：“绝对服从命令，请长官放心。”
李宗仁说：“你与庞之旧怨，我知道一二，本不想派你，但如今战区两面受敌，各在其位，不可擅动。庞虽打过你，那是不光彩的内战，如今他在前线，孤军瘸腿，与倭寇死拼。以大义为重，不计前嫌，我知道你也定会如此。”
尽管如此，徐祖贻还是向李宗仁请命，自己往临沂走一遭。李宗仁觉得这样也好，在作战计划上，徐祖贻可以帮助一下庞炳勋。
就这样，徐祖贻带了个警卫班，乘一辆吉普出徐州北门，一路风驰向临沂而去。
再说张自忠。从峄县下车后，他带部队强行百里，也正在往临沂赶。
徐祖贻比张自忠早到了半天，一进庞军团在城南师范学校的指挥部，就发现这里离一线太近，炮弹不时凌空而过，便对庞炳勋说：“军团长靠近一线，精神可嘉，但万一被日军炮弹击中，则群龙无首，损失更大，当立即转移指挥部。”
庞炳勋还来劲了，说：“如果我庞某临危后退，前方将士必然动摇，那样的话临沂就难保了，这个罪责我担负不起。”
两个人争论了半天，最后电请李宗仁。李在此时只能挺庞炳勋。
3月12日太阳落山之际，张自忠率部也赶到了临沂。
此时鲁南大地浸在一片冷暖交加的霞光里。县城以北的诸葛城方向枪声不息。张自忠随即前往庞炳勋的指挥部。
在门口，四手相握时庞炳勋有些惭愧，说：“想不到老弟能来。”
张自忠说：“今日之事，不必多言。自忠也不讲大道理，而且你我也没时间说这道理。鬼子就在面前，拿地图来吧！”
话音未落，日军的一颗炮弹砸在院子一角，爆炸声震耳。
过了一会儿，徐祖贻从院子里跑出来，顾不得跟张自忠打招呼，直接埋怨庞炳勋不听他的话。庞炳勋则拉着张自忠的手，说：“你看我这里多热闹。”
在指挥部，三个人坐定。
庞炳勋对张自忠说：“徐参谋长来前在电话里问我手里还有多少预备队，我说警卫连都增援到一线了，再有就是我老庞自己了。现在你来了，真是太好了！”
望着庞炳勋的样子，徐祖贻笑了，张自忠也笑了。
庞炳勋说：老弟呀，人家皆说你要在北平当汉奸，反正我不是相信那些谣传的！
张自忠摆摆手，说：“不要提这些了，自忠终会用行动向国人做出说明。还是讲一下敌情吧。”
庞炳勋也觉得自己的话有些不妥，于是立即叫参谋介绍军情。庞炳勋的意思是叫张自忠把主力放在战斗最激烈的诸葛城，余部守城。
徐祖贻说：“不可。”
徐祖贻解释说：“敌强我弱，推到北线的话，则又陷入日军炮火的正面；如固守县城，那么弱者愈弱。所以不如攻袭日军的侧背。”
张自忠也同意这个计划，说：“我的部队急行军到临沂，非常疲倦了，似宜稍作休息，但兵贵神速，对日作战必须打破常规，获胜几率才更大。我现在即可派出有力一部趁夜色渡沂河，迂回包抄日军。”
在徐祖贻的主导下，形成的作战方案是：仍以庞炳勋第40军主力坚守临沂正面，张自忠第59军黄维纲师渡过沂河，袭日军右翼；第40军补充团和骑兵部队向日军左翼袭击，两支部队以汤头镇为会师目标。第40军工兵营和直属特务营为总预备队，由第39师师长马法五（保定陆军军官学校8期，河北高阳人）带领，随时准备策应，行动时间定于3月13日太阳落山前。
3月14日凌晨4点，黄维纲带着部队冒着蒙蒙春雨渡过了宽百米、水深至膝盖的沂河。
此时坂本支队主力在庞军团正面，打着打着，不料张自忠强渡沂河，攻其侧背，于是急忙分兵反攻。渡河的部队，有一个旅为行军快捷，没带重武器，所以在日军反击后攻不上去，又退回沂河对岸。张自忠为此大怒，立即把旅长给撤了，叫部队携带装备后再次渡河进击。而此时，日军也开始迂回，这本来就是他们最拿手的，于是张自忠又派出一部驰援渡河部队，中日两军遂陷入胶着。
3月16日傍晚，由于第59军伤亡很大，徐祖贻叫张自忠把部队撤出战场，喘口气。但张希望再给他一天一夜的时间，如果仍不能击退日军，则自行转进休整。
当天深夜，张自忠召见了两个师长：黄维纲和已经从徐州赶来的刘振三（终于想通了），叫他们把手里所有的山炮、野炮和重迫击炮都顶到一线，并带上所有的炮弹，在17日天黑前必须把炮弹全部打完。同时叫黄维纲派出敢死队，袭击沂河对岸刘家湖的日军辎重部队驻地。
敢死队由第228团团长刘文修亲自带领，趁夜色行动，摸向刘家湖。
刘家湖全村的日军，除了辎重兵外，还有一个步兵中队，一共300人左右。
刘文修先派出一个排的兵力，在夜色的掩护下潜入村子，袭击日军的指挥部。主力隐蔽在村边的树林里。
排长徐丹青一行人干掉村口的日军游动哨后，顺着村中主道搜索前进。
日军指挥部设在村中央小广场旁的一个地主大院。日军来的时候，村民都跑了，但这家地主没跑，稳坐中堂，结果一家人都被日军吊死在门口对面的大树下。
9具尸体高低不同地挂在树上，在夜风中摇晃。
在临近广场后，看到日军另一名游动哨。日军显然没想到中国军队来袭，所以只安排了游动哨。徐丹青一枪把那个哨兵干掉。枪声也是进攻令。大院里睡觉的日军顿时陷入混乱。这时候，刘文修率主力进入村子，他把团里所有的迫击炮都带了过来，逐一轰击日军所在的院子。加上一捆一捆手榴弹，日军来不及组织反攻，就被消灭了一半，残部边打边向村西北退却。
坂本顺听说辎重部队遇袭，立即派人搭救，但前后四次都被张自忠的部队拦截。
这是临沂保卫战的关键一役，后来坂本支队后退的重要原因之一是弹药跟不上了。
3月17日午后，临沂之战进入最激烈的时刻，张自忠部队的炮弹全砸向了日军阵地，日军的阵脚终于乱了。黄昏时，张自忠下令全线出击，仅有的一个反坦克排也奉命跟随部队行动，最后还真派上了用处，当追到一个叫三官庙的地方时，退却的日军用四辆坦克吓唬中国军队，这个反坦克排立即冲上去，很快就摧毁了其中的两辆。
在一个叫苗家庄的地方，刘振三第180师三出三进，杀伤日军600多人，将其彻底撵回汤头镇。战后师作战参谋顾相贞查看战场，看到层层叠叠的日军和中国士兵的尸体纠缠在一起。在一个树林，发现几十名日军的死尸拥簇着一个中佐级的军官。这当是整个临沂之战中第5师团被毙杀的最高级别的军官，一个大队长。
多日后，顾参谋再度查看战场，那是在一个叫展庄的地方，硝烟散尽后，600多名阵亡的中国士兵被集体安葬。看到木牌上的名字，顾相贞百感交集。其中有他当排长时的老兵近20人。此时面对孤独的坟茔，除了敬一个默默的军礼外，他不知道还能做什么。
此时张自忠的部队伤亡已经非常大了，但坂本支队——具体地说是片野联队首先顶不住了，联队长片野定见沮丧地下达了放弃汤头镇向莒县撤退的命令。
张自忠这才长长出了一口气。
3月18日，张自忠接到战区命令，留下一个旅后，带主力转进费县，临沂仍由庞军团守卫。但刚走没多久，坂本支队援军就过来了，于是张又接令再援临沂。
在庞、张的通力合作下，临沂坚守了一个多月，创造了一个几乎不可能出现的奇迹。正因为在临沂牵制了第5师团，为李宗仁在台儿庄围攻第10师团濑谷支队赢得了极其宝贵的时间。到4月19日临沂弃城时，台儿庄大捷已经结束两个多星期了。张自忠因功被升为第27军团长。但叫他最高兴的是，3月30日，他接到武汉军委会通知：因在山东战场表现出色，撤销因平津丧失而受到的“撤职查办”的处分。