出席會議的有北方各部隊師長以上軍官八十多人，李宗仁、程潛、劉峙、宋哲元、張鈁、於學忠等高級將領都到會。韓複榘入場後，被安排與劉峙坐在一起，和他的部下分開了。
會議由蔣介石親自主持，他臉色鐵青，目光咄咄逼人，劈頭便說：“我們抗日是全國一致的，這個重大的責任應該說是我們每一個將領義不容辭的責任。可是，竟有一個高級將領放棄山東黃河天險的陣地，違抗命令，連續失陷數座大城市，使日寇順利地進入山東，影響巨大。照此下去成何體統！今天我問韓主席：你不發一槍，從山東黃河北岸，一再向後撤退，繼而放棄濟南、泰安，使後方動搖，這個責任應當是由誰負擔？你不執行上級的命令，你的部隊怎樣聽你的命令？此種現象必須堅決糾正，絕不允許再有類似情況發生！”
韓複榘沒想到會議一開始，蔣介石就直接將矛頭指向自己，他一聽火從心起，霍地從位子上站起來，毫不客氣地頂撞道：“山東丟失是我應負的責任，南京丟失該誰負責任呢？”
韓複榘的話沒能講完，蔣介石一拍桌子，正言厲色地說：“現在我問的是山東，不是問的南京！南京丟失，自有人負責！”韓複榘正想反駁，劉峙走過來，拉住他的手勸道：“韓主席，委座正在冒火的時候，你先到我辦公室裏休息一下吧！”劉峙拉著韓複榘從會議廳的邊門走出去。
韓複榘走後，蔣介石作了《抗戰檢討與必勝要訣》的講話。在總結“挫敗原因”時，指出政府軍隊的十二個缺點，其中著重批評了高級將領，認為“軍紀蕩然為第一大罪惡”，說有些高級將領缺乏犧牲精神，“缺乏敵愾心”，“缺乏堅決自信”以及“命令不能貫徹”等。
再說韓複榘跟隨劉峙走到院子裏，發現那裏停著一輛小車，劉峙對他說：“韓主席，上車吧，這是我的車子！”
韓複榘不知是計，便鑽進了車內。劉峙向司機使個眼色，立即把車門關了。車前座上早有兩個人等在那裏，等車子開動了，那兩個人迅速地從前座鑽到後座上來，一邊一個，把韓複榘夾在中間。其中的一個人掏出一張逮捕令，出示給韓複榘看，韓複榘才恍然大悟。汽車飛快地駛到開封火車站，從一輛專列上走下兩名特務，把韓複榘拖出來，推擁著上了火車，沿途不停，直達漢口下車。
漢口車站，早有五輛汽車等著，四輛大卡車上全是憲兵。韓複榘被押進一輛小車裏，一直開到江邊碼頭，由專輪載車渡江到武昌。1月12日夜晚，兩個押送韓複榘的特務把他交給軍法執行總監部，軟禁在一座二層樓上。這時韓複榘才知道，兩個押送他的人是特務頭子戴笠和龔仙舫。
蔣介石在逮捕韓複榘的同時，派軍警將韓複榘住的孔公館及其部下住的牛敬廷住宅包圍，然後將韓複榘的衛隊繳械。韓複榘運往河南西部的物資、彈藥等等，也先後被後勤部俞鵬飛沒收。為防止韓複榘部屬生變，蔣介石逐一對他們采取了分化安撫措施。
在逮捕韓複榘的當夜，蔣介石就在袁家花園召見了韓複榘的心腹孫桐萱，對他說：“韓複榘不聽命令，不能再叫他回去指揮。”孫桐萱說：“他在過去北伐時期作戰有功，給國家出了不少力。隻是他的個性太強，有不周到的地方，請委員長原諒他，無論如何留他的性命。不讓他指揮部隊，叫他休息休息也好。留在委座身邊，叫他痛改前非，以觀後效，或叫他出國考察也好。”
蔣介石應付他說：“好好，考慮考慮。”接著，他將幾張手令拿出來交給孫桐萱，說：“你任第三集團軍副總司令，曹福林當津浦路前敵總司令，於學忠任第三集團軍總司令，你聽於學忠指揮。你馬上回曹縣，整頓部隊，繼續抗戰。”
接著，蔣介石又召見於學忠和韓複榘的幾名廳長，一麵向他們了解韓複榘的其他罪狀，一麵對他們進行安撫，鼓勵他們今後努力工作，繼續為抗戰出力。
韓複榘被押解到武漢後，蔣介石才對與會的將領們宣布說：“韓複榘目無中央，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！”來參加會議的高級將領，目瞪口呆，會場裏鴉雀無聲。
蔣介石槍斃韓複榘之前，曾請馮玉祥見麵。鹿鍾麟和石敬亭向馮玉祥建議說，蔣介石召見，一定是為了韓複榘的事情，最好不去。於是，馮玉祥托病未去。韓複榘的太太高藝珍也曾找馮玉祥說情，馮玉祥也推脫未見。實際上，馮玉祥沒有忘記韓複榘對他在黃河以北的抗戰采取的拆台態度，他對韓複榘是憤恨的，他曾對參謀們說：“國家必須有法紀，我如有權力，在濟南的時候，就把韓複榘槍斃了。”
在原來的西北軍中，隻有宋哲元例外地在蔣介石麵前為韓複榘求情。蔣介石當然沒有答應。宋哲元求情不成，便在開封與自己的部下商議營救韓複榘的辦法。沒想到，他的部下都說韓複榘一向六親不認，並曆數韓複榘的罪狀，說韓複榘不支持他們及馮玉祥在河北抗戰，不準他們進入山東等等，紛紛反對營救韓複榘。但宋哲元說：“現在不能談那些了，他盡管不仁，我們不能不義。”
當時有人出了一個主意，請韓複榘的幾名師長發一份電報，說濟南失守，大家全有責任，自請處分，替韓複榘分過，這樣一來，蔣介石也許會有所考慮。宋哲元同意這個辦法，當即派人到曹縣找孫桐萱商量。孫桐萱等人聽後，也深表讚同。但由於蔣介石派來的特務對他們監視極嚴，此電未能發出。
韓複榘被軟禁了七天，禁絕與外人接觸。1月19日，軍事委員會才組織軍法會審。何應欽為審判長，鹿鍾麟、何在浚為審判官，賈煥臣等人為軍法官。21日上午，剛組成的軍法執行總監正式對韓複榘進行審訊。
坐在被告席上的韓複榘麵色蒼白，但表情沉靜。何應欽問他：“你不遵命，擅自撤退，在山東強索民捐，侵吞公款，搜繳民槍，強迫煙民購買鴉片等項，這許多罪行，已經查實，你是否有話申辯？”韓複榘隻是昂首微笑，一句話也不答複。幾個陪審的法官，一再追問，韓複榘依然一言不發，審判毫無結果。
24日晚上7點左右，有一個特務到樓上來，對韓複榘說：“何審判長請你去談話。”韓複榘信以為真，就隨著特務下樓了。當他下到一半時，隻見院子裏布滿了全副武裝的哨兵。他知道，這一次是死到臨頭了。他想開溜，對特務撒謊說：“我腳上鞋小，有些擠腳，我回房換雙鞋再來。”他邊說邊回過頭去，腳剛向上邁出一步，站在樓梯邊的特務就向他的頭部開了一槍。第一槍沒打準，韓複榘回了一下頭，身後連續響起槍聲。韓複榘向前挺了挺身子，歪倒在樓梯上。結果他頭部中兩彈，身上中五彈，仰麵向天，眼睛還睜著。
1月25日，中央通訊社發表國民政府軍事委員會高等軍法會審判決書：
被告韓複榘，不盡其守土職責及抵抗能事，對於本會委員長先後電飭出師應援德州及進擊滄州，牽製敵軍之命令，均不遵奉；複因敵軍渡河，擅先放棄濟南，撤退泰安，委員長繼令該被告堅守魯南防地，又不奉命令，節節後退。迄魯西濟寧，後敵軍跟蹤侵入，陷軍事上重大損失。……處死刑，褫奪公權終身。
就在扣押韓複榘的當天，蔣介石當眾宣布了一個《作戰懲罰辦法》，計十條；同時宣布了《作戰獎勵辦法》，也是十條。他訓示說：“這一個辦法頒布以後，各位就要轉告部下一般官兵，使他們個個都能透徹了解，大家從此格外惕厲奮發，努力抗戰。凡因忠勇戰鬥而犧牲的，本委員長一定本著至中至正大公無私的精神，轉請政府，盡量補充，以優獎勵。”
韓複榘伏法後，第三集團軍士氣大振。
蔣介石的這個果決的行動，重振了低迷的軍心與士氣。對於督促廣大政府軍隊官兵作戰及提高軍隊的抗戰士氣，起到一定的作用。白崇禧曾說：“韓既正法，綱紀樹立，各戰區官兵為之振奮，全國輿論一致支持，韓之原部第三集團軍在孫桐萱指揮下亦奮勇與敵作戰。在此之前，黃河以北作戰部隊輕於進退，軍委會之命令，各部隊陽奉陰違，經此整肅，無不遵行。”
日軍在津浦路南線大舉進攻，遭到頑強的抵抗。
韓複榘公然違抗軍令，大搖大擺地率軍大撤退，讓日軍輕易穿過山東全境，直逼第五戰區司令部所在地徐州，特別是第五戰區原定作戰計劃傾刻間變為一片廢紙，這對李宗仁是一個嚴峻的考驗。
由於韓複榘開放了津浦鐵路，李宗仁急忙把集結在歸德一帶的鄧錫侯第二十二集團軍移到滕縣附近，任津浦路正麵的掩護；並從懷遠地區調張自忠的第五十九軍控置於滕縣南側，為鄧錫侯集團軍的後備部隊。又把原來在海州擔任海防的龐炳勳第四十軍移住臨沂，讓龐炳勳統一指揮山東南部各縣的地方武裝，對青島和蒙陰方麵警戒。這時，顧祝同的第二十四集團軍在高郵和寶應一帶，阻擊從揚州北進的日軍，掩護運河的交通。李品仙率所部第十一集團軍，並指揮廖磊的第二十一集團軍和於學忠的五十一軍等部，阻擊淮河沿線的日軍。湯恩伯的第二十軍團，轄湯恩伯第十三軍、關麟征第五十二軍、王仲廉第八十五軍，並配屬以孫連仲第二集團軍的池峰城第三十一師及吳鵬舉獨立第四十四旅等部（原屬第一戰區戰鬥序列，這時調歸第五戰區），控置於歸德、碭山和毫縣一帶，為第五戰區的預備兵團。
當時，對於如何保衛徐州，中國軍方的高層，在作戰指導上是有爭執的。一種意見認為，南京失守後，中國軍隊士氣沮喪，而日軍氣焰囂張，為了保衛徐州，應以較多的兵力使用於第一線，憑借工事進行持久防禦。這種意見還是沿襲過去的戰法，沒有什麼新意。
另一種意見，以軍令部第一廳廳長劉斐為代表，認為當時中國軍隊編製既不統一，訓練裝備也很低劣，戰鬥力弱，如果與裝備優勢、訓練有素、戰鬥力較強的日軍在固定地點打防禦戰，必然處於被動挨打的狀態，肯定是會失敗的。再則，自從南京失守，中國軍隊士氣消沉，必須選擇有利時機打一次勝仗，才能振作士氣。
劉斐等人看到，當時的日軍氣焰囂張，根本不把中國軍隊放在眼裏，公然說他們隻要以一個步炮混合的戰術單位，就可以橫衝直撞，達到攻必克、守必固的目的。因此，日軍一定妄想乘一時勝利的餘威，進行冒險輕進的作戰。對付這樣的敵人，應該利用中國軍隊在兵力上占絕對優勢的條件，以及部隊裝備輕快的特點，大膽實行機動靈活的運動戰，趕在日軍分進運動沒有合圍之前，對他們實行各個擊破。
當然，日軍也可能采取慎重的態度，動用大兵力向徐州大舉進攻，那麼中國軍隊就應該實行機動防禦，控製強大的預備隊，確保主動地位，相機抓住日軍的弱點，以運動戰加以擊破，以確保徐州。萬一津浦鐵路全線為日軍占領，中國軍隊也可以從津浦鐵路兩側主動襲擊日軍，使日軍不能達到安全利用津浦鐵路的目的，還可以掩護中國軍隊在平漢鐵路側麵的安全。
後來敵情的演變，證實了劉斐等人的判斷。日軍以磯穀師團和板垣師團的各一部，分別由津浦鐵路北段和台濰公路對徐州實行分進合擊。顯然，日軍是企圖以少數兵力輕率地實行外線作戰。劉斐當時認為機會難得，應當立即把湯恩伯軍團連同配屬部隊調到津浦路正麵，乘日軍犯錯誤的時候，實行主動迎擊，在日軍運動中打它一個措手不及，將它殲滅。
蔣介石采納了劉斐的意見，命令湯恩伯軍團先將王仲廉第八十五軍迅速輸送到滕縣附近，支援鄧錫侯集團軍的作戰，掩護湯恩伯軍團主力和配屬部隊在運河以北地區實行戰略展開，預期在臨城東西之線迎頭痛擊冒險輕進的日軍，將其殲滅，以確保徐州的安全。
同時，命令孫連仲率領第二集團軍主力迅速趕到山東南部，以支援湯恩伯軍團的作戰。對淮河方麵的日軍，由李品仙、廖磊等集團軍及楊森軍和徐源泉軍等分別從正麵阻擊。並從日軍側後加以牽製。
江蘇北部，則由顧祝同集團軍阻擊日軍的攻擊。
當以上部署確定後，蔣介石認為這個計劃出自劉斐的建議，為了使戰區更好地貫徹統帥部的企圖，要劉斐赴前方協助李宗仁指導這次會戰。當劉斐到達前方時，因情況變化很快，滕縣已經失守，湯恩伯軍團來不及在臨城東西一線迎擊日軍。就以孫連仲集團軍主力在運河之線設防，從正麵阻擊日軍。湯恩伯軍團主力則從台兒莊東北地區對日軍實行側擊。
李宗仁正在匆忙部署的時候，前線的戰鬥已經打響。
在津浦鐵路南段，日軍的指揮官先是華中方麵軍司令官鬆井石根大將。1938年2月14日以後，改為華中派遣軍司令官畑俊六大將。日軍兩個師團及一個戰車大隊，從1937年12月中旬起，先後從鎮江、南京和蕪湖渡過長江北上。藤田進第三師團主力攻陷滁縣後，順著津浦路正麵向北推進到盱眙和張八嶺附近；另一部分攻占了揚州，隨後進攻邵伯和天長一線，以掩護鎮江防線。吉住良輔的第九師團一部攻陷裕溪口，順著淮南鐵路北進到巢縣和全椒，企圖直奔蚌埠。
日軍以為攻下蚌埠是易如反掌的，沒料到，日軍開到明光以南，就遇到激烈抵抗。李宗仁部署了李品仙的第十一集團軍和於學忠的第五十一軍，利用淮河、淝河與彙河等地形堵截日軍，雙方血戰一個多月，不分勝負。日軍被擋在這裏，不能越雷池一步。日軍指揮官大為惱怒，從南京調集援兵和坦克、野戰炮等重武器，加大進攻力度。
日軍藤田進師團從浦口向北進攻，剛過滁州不久，就在張八嶺、三界、嘉山集和藕塘一帶遭到劉士毅第三十一軍重創。劉士毅軍利用山區地形，頻頻出擊，拆毀鐵路，打擊日軍的北犯。雙方一接觸便打得天昏地暗，難解難分。中國軍隊的手榴彈一個接一個地扔過去，整個山頭黑煙翻騰，沙石橫飛。隻要日軍的機槍成了啞巴，官兵們便躍出戰壕，一排排地端著刺刀迎著日軍衝上去，日軍成了他們的刀下鬼。
劉士毅軍是廣西軍，而桂軍打仗不怕死是出了名的。在軍製上，他們在省內采用兵役製，提倡尚武精神，擁有較充足的兵源，對那些到了兵役期的人，如不入伍，即在鄉組織訓練。桂軍非常重視班長的作用，對班長進行各種訓練，重在豐富實際帶兵和作戰的經驗，導致部隊中各級長官年齡偏大，但部隊很有戰鬥力。抗戰期間，日軍對桂軍心存幾分畏懼，折服於他們勇猛頑強的剛性和堅忍不拔的韌性。他們在進攻中具有攻擊精神，火力組織、部隊運動、迂回包圍和協同配合都是非常嚴密；在防禦中機動靈活，在工事構築、火力發揚、預備隊使用、機動出擊和白刃格鬥等方麵，也是頗具獨特風格。
日軍見僅靠地麵部隊不能解決問題，便出動飛機，輪番轟炸劉士毅軍陣地，使守軍遭到重創。日軍步兵接著發起集團衝鋒。劉士毅是參謀長出身，“經綸滿腹，文武兼備”，而且膽略過人，頗受官兵擁護愛戴，指揮調配十分靈便。當日軍占領張八嶺、三界和沙河集時，他命令部隊後撤，在明光一帶擺下“空城計”。官兵們理解他的“避實就虛”戰術，愉快地後撤。日軍推進到羅嶺，派出先頭部隊到明光城試探有無中國軍隊的主力。劉士毅軍隱蔽在明光城與馬崗、魏崗之間。日軍先頭部隊沒有發現動靜，大部隊迅速占領明光城。黑幕降臨後，日軍正在埋鍋燒飯，安營鋪床，劉士毅率領主力殺一個回馬槍。一時間槍聲大作，煙塵四起，火星飛濺，吼聲震天，令日軍心驚膽寒。戰鬥持續一個通宵。1月15日拂曉，明光城內的日軍大部分被殲，僅逃出一百零九人，劉士毅軍收複了明光。
《新華日報》記者陸詒來到明光前線，采訪了劉士毅及幾十名官兵，寫下一篇報道：
淮南戰場歸來，使我益信，廣西軍之所以謂廣西軍，絕不是偶然的。廣西軍隊令日軍心顫膽寒，這是他們經年積累埋頭苦幹的碩果。廣西軍是時代的驕子，在偉大的抗日民族戰爭中，起到了中流砥柱的作用。
李宗仁獲悉劉士毅軍連戰告捷，興奮不已，致電祝賀他們，為手下的廣西子弟兵自豪。
李宗仁興高采烈，但他沒有被勝利衝昏頭腦。在明光戰鬥勝利後，他清醒地意識到，日軍在明光吃了虧，是因為夜間作戰，日軍飛機發揮不了作用。如果戰鬥發生在白天，日軍飛機一定會狂轟濫炸。而且，日軍很快就會進行瘋狂反撲。他命令劉士毅軍主動撤出明光，將津浦線讓開，使日軍戰線拉長，爾後便於逐段殲滅。
1月18日，劉士毅軍奉命撤出明光。不出所料，日軍派出五千人馬，在飛機配合下，向明光城發起猛攻。他們哪裏知道，消耗了大量的彈藥，得到的是一座空城。28日，日軍兵分三路，從明光北上，打算攻克蚌埠，強渡淮河。李宗仁發現了日軍企圖，命令剛從淞滬戰場撤到浙江休整的廖磊集團軍，迅速開赴蚌埠地區。
廖磊集團軍也是一支桂軍，李宗仁指揮起來得心應手，隨叫隨到。李宗仁指揮大規模戰役，總是不急不躁，處變不驚，令廖磊十分佩服。廖磊的風格是大刀闊斧。他率部趕到蚌埠前線，首先向南打了三個勝仗，讓日軍嚐了些苦頭。然後，他將重兵布防在蚌埠以北的張店、固鎮、劉集和胡集一線隱蔽，日軍偵察機看不到地下有一兵一卒，但日軍攻打過來，他一聲號令，部隊會從四麵八方如狂濤般湧來，令日軍有遭滅頂之災的感覺。南麵的日軍對廖磊集團軍屢次進攻受挫，不敢再攻，停戰休整。
2月上旬，日軍增援一個師團的兵力，在臨淮關、小蚌埠和懷遠三處強渡淮河。小蚌埠和曹老集又相繼失陷，情況十分緊急。李宗仁命令張自忠第五十九軍沿津浦路南進，馳援淮北。
張自忠軍本來駐在河南北部，屬於第一戰區劉峙建製。因徐州吃緊，急調隴海線商丘待命。在商丘駐了四天，就奉命開往徐州。軍部駐徐州市內，各部隊分駐徐州東南良山口和郭莊一帶。在徐州僅僅休整了三天，就奉命前往淮北增援。
張自忠軍趕到小蚌埠以南的蒙城、渦陽以北地區時，於學忠軍的防線已被日軍突破，該軍紛紛撤退下來。張自忠軍於2月11日到達固鎮，與北犯的日軍遭遇。張自忠認為，如果擇地防禦，不但陷入被動，而且容易被友軍拖垮。當時不容猶豫，全軍馬上展開，以黃維綱第三十八師的第一一二旅、第一一四旅及劉振三第一八零師的第二十六旅為第一線，以第一一三旅和第三十九旅為第二線，當即給日軍以迎頭痛擊。經過一天的激戰，日軍不支，倉皇潰退。張自忠軍乘勝追擊，先後克複曹老集、小蚌埠和懷遠等據點，終於將竄到淮河以北的日軍逐漸肅清，協助於學忠軍恢複了原來的陣地。中國軍隊與日軍形成隔河對峙的狀態。這次戰役，時間雖短，但張自忠軍的士氣格外旺盛，沿路攻打，勢如破竹，不僅挫傷了日軍的銳氣，也穩定了南線戰局。