第2集團軍在台兒莊地區用將士們的鮮血和生命來換取寶貴的時間，等待湯恩伯兵團迂回到日軍背後，從而合圍磯穀師團，但是無論李宗仁和白崇禧如何威逼利誘，以及部下的苦苦相求，湯恩伯就是按兵不動。
29日扼守城內的31師傷亡殆盡，日軍一部在福榮聯隊長的指揮下突入城內，31師集結起最後的官兵進行反擊，但是失敗，副師長康法如壯烈殉國。孫連仲急忙把預備隊39師投入了戰鬥，因為31師池師長在台兒莊已經指揮作戰了一段時間，對於地形比較熟悉，因此，王平的39師由池師長指揮，王平對此表示同意，池師長立刻命令崔之元團經浮橋補充城內守軍，崔之元自從抗戰以來，完全去除了以前的驕橫心態，戰爭的確可以改變一個人，他接到命令後，立刻指揮部隊快速通過浮橋，他率領的1營剛進入城中，迎麵遇到了日軍一個中隊，崔之元馬上命令部隊投入戰鬥，並且親自舉著刺刀衝鋒，終於全殲了這股日軍，穩定了城內的戰況，但是此時，日軍已經占領了城內四分之三的區域，福榮聯隊長居然發出了台兒莊已經被占領的電報，但是磯穀惱怒的撕毀了這份電報，他指著台兒莊方向喊道：“占領了，那為什麼這炮聲還這麼激烈？”
高明堯團被池師長部署到了城內清真寺陣地上，這裏的31師把日軍約500人圍困在清真寺內，日軍拘不投降，我31師強攻傷亡很大，高明堯的任務是消滅清真寺內的日軍，減輕城內守軍的壓力。高明堯團裝備了3門迫擊炮，炮彈充足，他命令炮兵集中轟擊清真寺一角，幾十枚炮彈終於把清真寺的寺牆炸開了一個大洞，日軍集中火力封鎖洞口，高明堯突然指揮一個營炸開了清真寺的大門，把大量沾滿汽油的棉被等易燃物丟到了日軍戰據的房屋上，用手榴彈引燃了這些易燃物，在大火的熏烤下，日軍倉皇衝出了寺門，遭到了中國軍隊的機槍射擊，日軍紛紛斃命，殘餘的日軍因為突圍無望，居然全部投火自盡。
城外的27師和30師也紛紛組織敢死隊，趁夜色渡過運河，向日軍陣地反攻，日軍激戰多日，遭到襲擊後四散奔逃，中國軍隊一舉收複了岔河口、潘樓、邵莊、邳莊等陣地，日軍調來了援軍，雙方在這些陣地上進行了反複爭奪，傷亡都很大，但是中國軍隊是在進行保家衛國的戰爭，內心的戰鬥意誌遠遠高過了日軍，雖然身邊的戰友越來越少，但是他們的頑強鬥誌反而得到了充分的發揮，令日軍感到了前所未有的危機感，磯穀越發的焦躁不安。
李宗仁和白崇禧對於湯恩伯的容忍是有限度的，他們除了向委員長發電報要求湯恩伯迅速出擊外，還針對湯恩伯的抗令不尊積極采取了應對策略，29日，委員長和李宗仁同時發出了措辭嚴厲的電報，命令湯恩伯迅速指揮20軍團閃擊蘭陵，切斷台兒莊日軍的輸血大動脈，配合第2 集團軍全殲日軍第10師團。湯恩伯迫於壓力，派出了52軍向蘭陵方向試探性進攻，當52軍到達郭家集的時候，日軍板村大隊正好行軍到此，關麟征反應就是比板村要快，他立刻指揮2個團占領了郭家集，命令3個團左右出擊，包抄板村大隊，板村意識到不妙，急忙就地組織防禦，雙方展開了一場激戰。
關麟征的部隊裝備精良，有迫擊炮16門，75毫米山炮9門，他指揮炮兵猛轟日軍部隊，日軍由於是倉促轉入防禦，沒有挖掘有效的防禦工事，僅僅是一些個人的散兵坑，遭到52軍炮兵射擊後，傷亡很大，板村聯隊的炮兵和52軍的炮兵展開了一場炮戰，日軍的炮兵無法完全伸展開來，隊形比較密集，中國軍隊的炮彈不用仔細瞄準，就可以命中目標區域附近，因此，炮戰一開始就注定了日軍失敗的命運，雖然如此，日軍的確是訓練有素，射擊準確，52軍的炮兵陣亡了37人，迫擊炮損失了4門，代價雖然較高，但是畢竟全殲了日軍炮兵，被包圍的日軍板村大隊可就成了甕中之鱉了，部署在平地上的日軍機槍紛紛被中國軍隊的迫擊炮瞧掉，失去機槍支援的日軍步兵被打得抬不起頭來，隻不過2個小時，板村大隊的日軍已經傷亡了一半，餘下的日軍龜縮到了一個小山包附近，板村把這裏做為了他最後的指揮部。