4月初，日軍重新組織力量對臨沂發起了第3次攻擊。這時候，中國軍隊在台兒莊對孤立冒進的日軍磯穀支隊基本形成了包圍，一旦日軍第5師團的部隊突破臨沂，與磯穀支隊會合，必將對在台兒莊地區作戰的中國軍隊造成重大威脅。為此，李宗仁嚴令龐炳勳必須堅決守住臨沂。守住臨沂就等於拖住了阪垣征四郎的後腿，使這支日軍的“精銳”部隊無法接近台兒莊。
4月19日，日軍的飛機對臨沂城進行猛烈轟炸。日軍地麵部隊看到臨沂的西城門被炸毀，立即發起衝鋒，湧入臨沂城。龐炳勳和張自忠看到形勢萬分危急，指揮部隊同日軍一條街一條街地爭奪，一條巷一條巷地拚殺。那幾天，臨沂城裏，街街都在發生肉搏戰，巷巷都有槍聲。中國軍隊傷亡慘重，但官兵決不放棄臨沂。
台兒莊戰役接近尾聲時，中國軍隊奉命退出臨沂，向郯城等地轉移。
持續數月的臨沂保衛戰，張自忠、龐炳勳兩支部隊互相配合，挫敗了日軍第5師團與第10師團在徐州北麵會師的企圖。阪垣師團號稱是日軍中的“鐵軍”。中國軍隊能以劣勢裝備挫敗日軍的連續進攻，這對全國的抗日戰場是一個鼓舞。
曆史不會忘記張自忠將軍在臨沂戰場上的功績。
臨沂戰鬥，第59軍雖然傷亡了9000多人，但為爾後的台兒莊大捷奠定了堅實的基礎。戰後，張自忠提升為第27軍團軍團長，同時兼任第59軍軍長。
李宗仁將軍回憶臨沂之戰時，說：“臨沂一役最大的收獲，是將阪垣、磯穀兩師團擬在台兒莊會師的計劃徹底粉碎，造成爾後台兒莊血戰時，磯穀師團孤軍深入，為我圍殲的契機。”李宗仁還指出：“此次臨沂之捷，張自忠的第59軍奮勇赴戰之功，實不可沒。”
白崇德回憶臨沂之戰時，說：“張將軍在徐州會戰之臨沂戰役，與龐炳勳將軍將敵精銳第5師團（阪垣師團）擊潰，減輕徐州戰之壓力，使台兒莊獲得抗戰以來第一次勝利，於戰史上占有輝煌的一頁。”
4.王銘章獻身滕縣
3月24日，對於徐州的守衛者來說是一個很重要的日子，那就是蔣介石一行將來到徐州視察防務。
上午9時左右，一架標有青天白日機徽的螺旋槳飛機徐徐地降落在徐州機場上。機門打開了，蔣介石走到舷梯上，向大家揮了揮手。李宗仁走上前去，歡迎蔣介石一行。
蔣介石到徐州視察，主要是為參加徐州會戰的部隊鼓舞士氣，同時也要看看徐州的防衛情況。蔣介石的隨行人員主要有副參謀總長白崇禧、軍令部次長林蔚、作戰廳廳長劉斐等人。
這天，日軍正向台兒莊發起猛攻，徐州上空時而可以聽到日軍飛機的轟鳴聲。蔣介石視察了徐州戰場，特別是了解了台兒莊戰役的進展情況以後，當天就返回武漢了，把白崇禧、林蔚、劉斐等人留在徐州，協助李宗仁指揮作戰。
白崇禧離開武漢前夕，特意邀請周恩來和葉劍英到其寓所，商討對日作戰的方針。
周恩來時刻關注全國的抗日形勢，當白崇禧誠懇地問到徐州戰場對敵作戰方針時，周恩來胸有成竹，講述了一套完整的計劃。周恩來說：“津浦鐵路南段，李品仙、廖磊兩個集團軍應該同新四軍第4支隊配合，采取以運動戰為主、以遊擊戰為輔的戰法，在遼闊的淮河流域運動，時時威脅津浦鐵路南段的日軍，使這些日軍不敢貿然北上，去支援南下的日軍。徐州以北，主力部隊應采取陣地戰與運動戰相結合的方針，守點打援，實現各個擊破。
白崇禧對周恩來提出的南北兩種不同的戰法，頗為讚賞。
白崇禧到徐州後，周恩來、葉劍英囑咐張愛萍以八路軍代表的名義去見李宗仁，勸說李宗仁在濟南以南、徐州以北的地域抵抗日軍。台兒莊就處於這一地域。周恩來對張愛萍說：“曾同白崇禧談過此事，現派你再直接向李宗仁做工作。”
張愛萍在徐州見到李宗仁時，根據周恩來的交代主要講了３個觀點：
日本侵略軍占領濟南後南下，幾乎是長驅直入，氣焰非常囂張。戰場上驕兵必敗，而且這些日軍是孤軍深入；
濟南以南、徐州以北的地形很好，台兒莊、張莊一帶都是山區，這類地形對我防禦有利；
廣西軍隊是有戰鬥力的。這次作戰，北麵有八路軍在戰略上配合，應該在這樣有利的條件下集中兵力打一個大仗，既可以給日軍一個沉重的打擊，還可以提高廣西軍隊在全國民眾中、特別是在國民黨中的威信。
張愛萍這番話，說得有理有據，特別是涉及廣西軍隊利害關係的幾句話，說到了李宗仁的心上。李宗仁聽了很高興，當即表示堅決抵抗日軍。
台兒莊位於山東南部嶧縣境內，距離徐州30公裏，西臨微山湖，西南與京杭大運河毗連，南接隴海路，北聯津浦路，臨城至趙墩的鐵路支線經過台兒莊，水陸交通便利，是徐州的東北門戶，一道重要戰略屏障，扼守運河的咽喉。台兒莊戰役，成為徐州會戰的核心戰場。