日軍既然北佔東北、內蒙、山西和平津，南佔上海和南京，它的下一個攻擊目標便是打通津浦線，以便使南北聯成一片，解除中間的威脅。然後舉兵西進，拿下武漢，囊括中原，迫使中國屈服。于是，日軍以排山倒海之勢沿津浦線，一路自北向南打，一路自南向北打。
是時，蔣介石下決心在津浦路南北兩頭死堵日軍，在徐州一帶形成頑強陣地。徐州為歷代兵家必爭之地，戰略地位極為重要。目下日軍南佔南京，北佔平津，徐州更為矚目。
在津浦線上同日軍死戰的任務落在李宗仁的肩上，李宗仁任第五戰區司令長官，守備範圍北至濟南黃河南岸，南達浦口長江北岸，東至長江吳淞口向北延伸至黃河的海岸線，轄山東全省、長江以北江甦、安徽兩省的大部。所屬部隊有︰孫連仲的第2集團軍、韓復 的第3集團軍，李品仙的第11集團軍，廖磊的第21集團軍，鄧錫侯的第22集團軍，顧祝同的第24集團軍，楊森的第27集團軍，龐炳勛的第3軍團，馮治安的第19軍團，湯恩伯的第20軍團，張自忠的第27軍團等，計29個步兵師，3個步兵旅，共計近30萬人。
李宗仁將第五戰區司令部設在徐州，他審時度勢，制定了“先拒南下之敵于黃河北岸，而後集中主力先求擊破由南京北上之敵”的作戰方案，然後從容布陣，伺機與敵決戰。
日軍佔領南京後，立即以4個師團兵力渡江沿津浦線北上，另以6個師團的兵力以及一特種機械化兵團自德州一線南下，以圖徐州，打通津浦，連貫南北戰場。
然而，津浦路北段防守指揮韓復 不听指揮，消極抗戰，日軍很快逼近黃河北岸，並佔據鵲山，向濟南打炮。就在韓復 與日軍依黃河對峙期間，李宗仁到濟南，他同參謀長張任民來到韓復 的司令部里，韓見李便問︰
“長官，你看我們抗戰有把握嗎？”
李宗仁說︰“只要我們堅持抗戰，最後勝利必屬于我！如果濟南失陷，3集團軍可以退到沂蒙山區，監視津浦路左側，使日軍不敢急劇南下。”
韓復 眼珠瞪得溜圓︰“南路日軍很快就要打到蚌埠，北路日軍如過了濟南，兩路一夾，我豈不斷了接濟？沂蒙山區貧困，就地無法籌措糧餉，即使餓不死，還不是讓日本人拿我們當‘包子餡’吃了？”
李宗仁見話不投機，不再說什麼，不歡而散。
李宗仁離開濟南，韓復 便做出放棄濟南，後撤逃跑的計劃。他決定炸毀黃河鐵橋，以阻日軍過黃河，建設廳長勸阻道︰
“黃河鐵橋是中國著名的偉大工程，炸毀未免太可惜了，如果對軍事不利，是否可以將主要機件卸走。”
韓復 勃然大怒︰“你去拆吧，日本人的炮彈都打到屁股上了！炸掉！”
韓復 命令一個連隊運送了2000公斤炸藥，裝置在黃河鐵橋各橋墩、橋孔和橋基上，炸了黃河鐵橋。
當晚，韓復 把3個妻妾以及孩子們叫來，讓他們帶著家私在護兵們的保護下逃回河南去。
次日一早，韓復 召集廳局長、師長以上的軍政官員開會，欲下撤退令時，秘書送來南京急電︰
“向方兄，請你務必死守黃河，絕不可放棄濟南。蔣中正。”
韓復 看過，隨手摔在桌上︰“不管它！如果拿我們兄弟的頭去開玩笑，我們今天也就徹底完了。”
教育廳長何思源說︰“我認為，在大敵當前不能只考慮保存自己的實力。現在是全面抗戰。蔣總司令講過，民眾抗戰，一切損失由中央補。因此，今後的地盤不必考慮，還是應該打。”
韓復 冷笑一聲︰“你太天真了！蔣介石的話你能信以為真？你們知道這蔣委員長什麼時候又和日本妥協嗎？我們就這幾萬人，這個家底抖落完了，蔣委員長突然跟日本人來個什麼協定，華北就肯定沒有我們的份了。蔣介石叫我們在山東死守黃河，他們不守南京，卻讓我們死守濟南。一打仗便釜底抽薪，我們差一點沒有死在他的詭計和暗算之中。”
台下有人高聲響應︰“對，不給他當炮灰，走吧，不听他那一套！”
韓復 道︰“我們有這些人，到哪里都可以自立，帶著民生銀行，到哪里都有吃有花的。諸位，不要猶豫了，回去準備吧！”
韓復 在撤出濟南以前，以“焦土抗戰”為名，縱兵在濟南等地大肆焚燒搶劫，並向各縣強征“救國捐”。一等縣20萬元，二等縣15萬元，三等縣10萬元。愈期不納，即拿縣長是問，限令即到，縣長不敢違抗，遂向百姓勒索。人民叫苦連天，致有不少跳河和懸梁自盡者。
韓又命令心腹把民生銀行和金庫里的1．5億兩黃金、3萬兩白銀全部裝好，連夜裝車運到河南洛陽，在韓的縱容下，韓部官兵連搶3天。中國銀行和交通等銀行、各面粉公司、各大紗廠及其倉庫，均被搶劫一空。從銀行里搶去270萬日元，加上損失共有600萬日元，被搶的小麥和面粉數十萬包，在撤離濟南的前一天，韓復 下令焚燒省政府各廳局、法院、兵工廠、裕魯當、“進德會”、前總督署等處建築物。傾刻間，濃煙滾滾，火光觸天。濟南全城，一片混亂，其淒慘之狀，目不忍睹。
韓復 退往泰安時，蔣介石發來十萬火急電報，要他“千萬不能放棄濟南”。韓閱後哼了一聲︰“老子已經到了泰安，看你怎麼樣？！”
12月28日，韓復 乘車南下至濟寧。李宗仁電令他︰“你部務必死守泰安。”韓在電報上批︰“南京不守，何守泰安。”
韓復 不顧軍令，不戰而逃，沿路搶劫；津浦路大門洞開。日軍長驅直入，幾天之內，山東大半淪入敵手，數千萬人民陷于水深火熱之中，引起全國人民極大憤恨，蔣介石便借機誘殺韓復 。
蔣介石要李宗仁在徐州召開第五戰區會議，要韓出席。但韓詭計多端，為預防不測，讓何思源代表他去徐州開會。李宗仁見韓未到會，大為不快。
老蔣一計不成，再施一計。他立即召開“北方抗日將領會議”，規定所有師以上官佐一律到會。1938年1月10日，蔣介石借白崇禧等抵開封，親自給韓復 打電話說︰
“我決定明天召集師長以上官佐來開會，請向方兄同孫軍長等務必出席。”
韓復 召集部下商議，他的總部的處長們認為老蔣陰險毒辣，居心叵測，勸韓不要去，再派代表去參加。但韓認為這次軍事會議有四五十人參加，大概不會有什麼不測。韓復 正在猶豫之時，蔣派隱藏在韓身邊的特務“青天鑒”，根據老蔣的指示，用“解夢”方式，鼓動韓去開封赴會，說韓若騎白馬西行，定有好運氣等他。那韓復 听了“青天鑒”荒唐無稽的鬼話樂不可支。他當時正和四川軍閥劉湘、河北的宋哲元等策劃倒蔣的宏謀大略，心想我騎馬西行，有眾神保佑，理想將成為現實。于是，他躊躇滿志，決意西行。
1月11日下午2時，韓復 和孫桐萱在衛兵陪同下，乘坐汽車來到開封，在會場大門口，突然被軍警憲兵攔住。門前貼著通知︰“參加會議的將領請在此下車。”
韓復 等人步行到第二道門，牆上貼著︰“隨員接待處。”韓心中生氣，但又不便發作，只好把4個衛士留在接待處。
韓進了第二道門，走了不到50米，牆上又有一張通知︰“與會將領不可攜帶武器進入會議廳，隨身自衛武器請暫交副官處保管。”韓雖有疑心，但見站在他身邊的許多將領都將腰間手槍交出，他也就不再遲疑，交出手槍後，步入會場。
第一、五戰區80多位師以上將領都來參加會議。韓復 被安排同劉峙坐在一起，同其部下分開。蔣介石首先訓話，他目光咄咄逼人，像閃電一樣從韓復 臉上劃過︰“外敵入侵，中國到了生死存亡的關頭，我們如再不鏟除保存實力的落後思想，洗刷那卑劣無恥的亡國心理，還要擁兵自重，就一定要踏著東四省偽軍的覆轍，要被敵人壓迫來毀滅我們祖宗的廬墓，殘殺我們自己的同胞，絕滅我們子孫的生命。真是生無立足之地，死無葬身之所，比奴隸牛馬還不如！我們打敗仗，並不是倭寇的軍隊怎麼多，實力怎麼強，也不是我們一般下級官兵不勇敢，不犧牲；而是由于我們一般高級將領指揮失當，雖有很多部隊，也不能發揮相當效力，所以被敵人打敗！竟有一個高級將領，放棄山東黃河天險，違抗命令，連續失陷數個大城市，使日寇順利地進入山東，影響巨大，照此下去成何體統。敵人由濟南攻下泰安的部隊，不足一師人，而且不是正式部隊。他們如此脆弱的部隊，居然向南深犯，這完全是我們等敵人到了就退，既不攻擊，也不死守的緣故。此種現象必須堅決糾正，絕不允許有類似情況發生！”
當宣布散會後，眾人紛紛離席之際，劉峙起立對韓說︰
“韓總司令，請慢點走，委員長有話要對你講。”
會場內只剩下李宗仁、劉峙、蔣介石及衛士四五人。劉峙指著衛士對韓說︰“韓總司令，你可以跟他們走。”韓見狀，知大事不妙，但也無法可施，只好蹣跚地跟衛士走去。
特務頭子戴簽和龔仙舫立即帶著一幫特務將韓復 押送到武昌軍法執行總監部。
韓復 被押，解到武昌後，蔣介石才在會上宣布︰“韓復 目無中央，違抗命令，大敵當前，擅自撤退，為民眾所不容，為黨紀國法所不容，現已逮捕法辦，交軍法總監部審理，請諸位安心供職！第3集團軍由于學忠任總司令，孫桐萱為副司令。”
蔣介石派軍政部長何應欽為審判長，第一戰區副司令長官鹿鐘麟、武漢行營主任何成浚為審判官，徐業道、賈煥巨為軍法官，組成高等軍事法庭，對韓進行審訊。審判長何應欽問他︰
“你不遵命令，擅自撤退，在山東強索民捐，侵吞公款，搜繳民槍，強迫魯民購買鴉片等項，這許多罪行已經查實，你是否有話申辯？”
韓昂首微笑，一句不也答復。幾位陪審的法官，一再追問，韓仍一言不發。
1月24日，韓復 被槍決。韓復 不戰而逃，罪有應得，不過，蔣介石殺他還有另一原因。日寇佔領南京後，國民黨政府準備遷往四川，韓認為這是反蔣的好機會，他便同四川軍閥劉湘密謀，並與宋哲元聯絡。其計劃是由劉湘派川軍封閉蔣介石入川之路，韓復 率部撤到南陽、襄樊、漢中一帶；宋哲元部撤至潼關以西，韓、宋兩部擊蔣背後，劉、韓、宋3軍對蔣形成夾擊包圍之勢，然後通電聯合倒蔣。蔣介石很快獲悉了這一密報，因此，便決心乘機殺韓。
在津浦路南段，中國軍隊打得相當漂亮。日軍佔領南京後渡江到浦口，一路呼嘯向北開，想象一定像走大路一樣就會開到蚌埠，未料剛到張八嶺、岱山鋪、株龍橋、藕塘一帶，遭到第五戰區的韋雲淞第31軍的阻擊，雙方對峙。日軍屢次增兵，兵力已有3師，總兵額為中國軍隊的數倍。敵軍原意是以旅次行軍方式，直趨蚌埠。孰料行抵明光以南，即為我軍所堵截，血戰逾月，雙方打成平手，日軍竟不能越雷池一步，大出日軍指揮官意料之外。待日軍主力被吸入明光一帶時，中國守軍主動西撤，將津浦路正面讓開，日軍猛撲明光，連下定遠、懷遠、蚌埠，然而中國軍隊阻于淮河南岸。
淮河北岸西30里鋪等處，敵我激戰正烈。各守軍往復沖鋒不下數十次，我空軍亦飛往助戰，猛烈轟炸津浦路沿線之敵，迄3月6日，廖磊第21集團軍一部向定遠反擊，並以增援張自忠軍接替于學忠部淮河北岸各陣地之守備，敵雖數次猛攻，迄未得逞，旋以張軍奉命北調臨沂，淮河北岸仍由于學忠部固守，並以韋雲淞軍固守爐橋洛河之線，周祖晃軍在老人倉向池河鎮、定遠積極反攻，並到處發動大規模之游擊戰。敵軍因之被我吸引牽制，大受打擊，雖曾進出淮河北岸，仍不能前進，其大部撤回南岸，形成對峙態勢。
日軍北守南攻之圖不能得逞，復改為北段主攻。阪垣第5師團在海軍配合下，在青島登陸，並迅速沿台濰公路經高密南下，進逼臨沂。李宗仁令孫桐萱向濟寧，汶口反攻，予敵重創。
日軍磯谷第10師團在獲大量增援後，向界河陣地猛攻。鄧錫侯第22集團軍之王銘章師奪滕縣，與敵激戰兩日，斃敵2000余人，王銘章壯烈殉國，所部犧牲殆盡。3月17日，滕縣失陷。
日軍大有豕突狼奔之勢，殺氣騰騰再攻嶧縣、棗莊。相繼得手後，更不可一世，以為自此而後，沿台棗支線攻取台兒莊，如探囊取物，徐州也可一鼓而下。然而李宗仁則臨難不懼，決以數萬哀兵與敵周旋，深信只要善抓戰機，集中主力，使用攻防得當，戰勝日軍是完全可能的。
磯谷的第10師團移師台棗支線時，沿台濰公路推進的阪垣第5師團攻佔了湯頭，正向魯南重鎮臨沂猛攻，準備拿下臨沂後，同第10師團會師台兒莊，而後分進合擊，實現攻取徐州的戰略目標。
臨沂告急，在此緊急關頭，既無總預備部隊可資調遣，只有就近抽調原守海州的龐炳勛軍團，前往臨沂，固守縣城，堵截敵人前進。
龐炳勛原是馮玉祥舊部，是有名的善于“保存實力”的雜牌部隊之一。龐雖任中將軍團長職務，但他所指揮的軍隊只有5個步兵團，實力尚不足一個軍。龐已年逾花甲，久歷戎行，經驗豐富。他對編入第五戰區序列，有些不滿，覺得司令長官李宗仁論年齡是他的晚輩，受李指揮，覺得不是滋味。
李宗仁對龐也有警惕，覺得不易駕馭。他听說龐炳勛來了，便破格到大門口迎接。龐見李宗仁全副戎裝出來相迎，慌忙敬了軍禮︰“卑職前來晉謁李長官，怎敢驚動長官出迎！”
李將龐引到客廳道︰“龐將軍久歷戎行，論年資，你是老大哥，我是小弟，本不應該指揮你。只是這次抗戰，在戰斗序列上，我被編為司令長官，擔任一項比較重要的職位而已。僅就公事而言，我是司令長官；以私交而言，我們實是如兄如弟的戰友，不應分什麼上下。以往我們曾被迫在內戰漩渦中打轉。那樣的內戰，敗不足恥，勝亦不足武。今日天如人願，為國家民族而戰死沙場，才真正死得其所。你我都是四五十歲以上的人，死也值得，這才不愧為一個軍人，以終其生。”
龐炳勛听了這一番話，很受感動︰“長官德威兩重，我們當部屬的，能在長官之下，為國效力，天日在上，萬死不辭！長官請放心，我這次決不再保存實力，一定同敵人拚到底！”
李宗仁問龐有什麼困難。龐嘆息道︰“我原有5個團，現在中央有命令，要我把一個特務團歸並，共編為4個團。我的部隊兵額都是足額的，要我把這個團歸並到哪里去？不歸並，只有遣散。現在正是用兵之際，各部隊都在擴充，唯獨要我的部隊遣散！”
李宗仁對龐甚為同情，允諾呈報中央軍委，力爭解決。
李宗仁幾經交涉，軍政部復電說，奉委員長諭︰龐部暫時維持現狀，消息傳出，龐部大喜過望，龐氏更感激涕零。之後，龐部又得到了彈藥、裝備的補充。
龐部在臨沂同日軍發生攻防激烈戰斗。日軍以一個師團的優勢兵力，並附屬山炮一團，騎兵一旅，向龐部猛撲。龐部全體將士，據城死守，日軍在飛機大炮的配合下，連日反復沖殺，傷亡枕藉，竟不能越雷池一步。
日軍久攻不下，死傷慘重，遂于3月9日撤至湯頭以南陣地，經過整頓補充，並調來援軍一部，人數共5000人，配屬大炮30余門，坦克20余輛，復又向臨沂防地壓來，先後攻佔沂河以東湯頭以南沙嶺子、白塔、太平、亭子頭等村。龐軍嚴陣以待，誓與臨沂城共存亡，全軍上下雖奮力拚搏，但因犧牲太大，漸感不支，連電告急，請求援助。
臨沂系魯南重鎮，距台兒莊90公里，為徐州東北之屏障。如果臨沂不保，日軍則可由青島直趨台、徐，威脅隴海、津浦兩路之安全，戰略地位至關重要。李宗仁一面電令龐部“堅決保衛，拒敵前進”；一面急調張自忠率59軍北上臨沂，援助龐部作戰。
張自忠原是馮玉祥舊部，所部大刀隊曾在喜峰口長城抗戰中近戰夜戰殲敵，殺出威名。盧溝橋事變時，張自忠為宋哲元第29軍中將師長，由宋氏保薦中央，委為北平市長，張以北平市長身份，奉宋氏密令，與敵周旋，忍辱負重，掩護29軍安全撤退，外界不明真相，均誤以張氏為賣國求榮的漢奸，大有“國人皆日可殺”之概。中國部隊南撤，張自忠被困北平城內，縋城脫逃，由馮玉祥向蔣介石請求，讓張自忠任59軍軍長。
張自忠由濟南到了南京，輿論界吁請中央將張嚴懲，以儆效尤，軍中更有人想乘機收編張的部隊。
李宗仁認為張自忠為人俠義，治軍嚴明，不愧為西北軍中一員勇將。在張受難時，李邀張懇談，李對張說︰
“藎忱兄，我知道，你受委屈了。”
張自忠听了，忍不住流下淚來，他忍住激動的感情，微微點了點頭，默默地听李宗仁說下去︰
“現在輿論譴責你，因他們不知底蘊，等他們明白了事實真相，就不會責罵你了。他們的動機是純潔的，我想，你會原諒他們的。我是了解你的，當然，也諒解你。”
張羞愧地說︰“這次個人冒險來京，是以待罪之身前來投案，等待中央治罪。”
“藎忱兄，我勸你不要灰心失望，我準備向委員長進言，讓你回去繼續帶你的部隊。”
“承蒙李長官為我緩頰，中央如能饒恕我，讓自忠待罪立功，我一定以自己的生命報國，絕不辜負李長官的期望。”
在馮玉祥和李宗仁的幫助下，張自忠被命為59軍軍長。他向李宗仁辭行時說︰“要不是李長官一言九鼎，我張某縱不被槍斃，也當長陷縲紲之中，為民族罪人。今蒙長官成全，恩同再造，我張某有生之日，當以熱血生命報國，以報知遇。”
龐炳勛在臨沂被圍，情況危急，除59軍之外，第五戰區已無軍可調。但張與龐有隙，張、龐原來都是馮玉祥的部下，1930年蔣、馮、閻中原大戰時，龐被蔣收買，倒戈反馮，並出其不意地襲擊了張部，張、龐從此結怨。張調來第五戰區時也曾私下表示︰“在任何戰場皆可拚一死，唯獨不願與龐炳勛在同一戰場。”而李宗仁知人善任，斷然命張率部趕往臨沂助龐作戰。
張自忠蒙此信賴，當即表示︰“絕對服從命令”，率部星夜趕赴臨沂，與龐部密切配合，血戰5晝夜，打了一個驚天動地的勝仗，斃傷敵人數千人。
臨沂不下，敵之會師計劃受挫，輕狂驕橫的日軍不以為訓，仍然決定孤軍冒進。3月下旬，日軍磯谷師團主力沿津浦路台兒莊棗莊支線南下。日軍有坦克七八十輛，山野炮和重炮100余門，在飛機的掩護下，向台兒莊發起猛攻，著名的台兒莊大戰由此展開。
李宗仁為確保台兒莊陣地，以拱衛徐州，進行了部署調整，命孫連仲的第2集團軍的3個師扼守台兒莊正面陣地，命湯恩伯的第20軍團以一部擔任台兒莊韓莊間運河南岸防務，以兩個軍向嶧縣、棗莊日軍側背攻擊，準備配合孫連仲第二集團軍圍殲敵人。
3月24日，蔣介石到徐州督戰。同時派副總參謀長白崇禧、軍令部次長林蔚、廳長劉斐等組織臨時參謀團，于徐州協助李宗仁指揮作戰。
日軍投入的兵力有兩個師團又一個炮兵旅團及偽軍兩個師另一個旅，總計七八萬人，中國方面先後投入作戰的約40萬人。
