1936年12月，西安事變發生。李宗仁與白崇禧、李濟深聯名通電，提出政治解決事變的五點基本立場：（1）西安事變主張政治解決；（2）統一抗日戰線，立即對日宣戰；（3）反對獨裁政治，確立舉國一致之政府；（4）出動攻擊西安之中央軍，從速開赴綏遠前線；（5）廣西軍一部北上援綏。桂係對西安事變的鮮明主張，對正在觀望中的地方實力派起了積極的影響。
1937年1月，李宗仁與劉湘等聯名通電，籲請“中央軍停止入陝，消弭內戰，團結對外……共同致力於抗敵禦侮”。同年6月，李宗仁與中國共產黨所派代表多次會談後，表示完全讚同中共提出的抗日民族統一戰線政策，並達成了“一致揮動，實現抗日”的六條綱領草案。
1937年2月，李宗仁向國民黨五屆三中全會提交了《抗日救亡之方案》，要求：（1）立即發動對日抗戰，以救危亡；（2）迅速組織民眾，訓練民眾，武裝民眾，以為抗日總動員之基礎；（3）保障人民愛國言論，解放民眾愛國運動，擴大救國力量。
抗戰爆發後，全國上下團結一致共赴國難，桂係在抗日民族統一戰線大旗之下，積極投入抗日大業。李宗仁、白崇禧在廣西實行了軍事總動員，一個月內即擴編武裝達40個團。8月4日，白崇禧在南京中央軍事長官聯席會議上表示：桂省可立即出動全部兵力的5/7共5個師投入抗日作戰，“俟第二次征兵實行可望增加若幹”。同時，白氏受命出任國民政府軍事委員會副參謀總長，參與抗戰軍事決策指揮。8月6日，桂軍抗日部隊被整編為第十一、二十一、三十七共三個集團軍，先後開赴淞滬等地投入抗戰。在八一三淞滬會戰中，第二十一集團軍與敵浴血奮戰，不怕犧牲，表現了廣西人民誓死衛國的英雄氣概。
正是由於廣西軍隊所表現的堅決抗戰態度，李宗仁、白崇禧等桂係遂成為國民政府內公認的主戰派代表人物。
1937年12月，李宗仁自南京赴徐州履任，全權指揮津浦線的防禦戰。當時第五戰區的作戰範圍為：北至濟南黃河南岸，南達浦口長江北岸，東自長江吳淞口向北延伸至黃河口海岸線。直轄地區計有：山東全省和長江以北江蘇、安徽兩省的大部。轄區遼闊，責任綦重。第五戰區所轄的部隊除桂係的廖磊第二十一集團軍和李品仙第十一集團軍外，其餘大部由各戰區調來，其部隊的番號和駐地大略是：第三集團軍（總司令韓複榘），原為西北軍，駐山東；第五十七軍（軍長繆征流），原為東北軍，駐蘇北；第五十一軍（軍長於學忠），原為東北軍，駐青島；第八十九軍（軍長韓德勤），由江蘇省保安隊改編，駐淮陰；第三軍團（軍團長龐炳勳），原為西北軍，駐碭山；第二十六集團軍（總司令徐源泉），原為晉軍；第二十二集團軍（總司令鄧錫侯，孫震代），川軍，原駐晉南，來自第二戰區；第二集團軍（總司令孫連仲），原為西北軍，來自河南第一戰區；第二十軍團（軍團長湯恩伯），中央軍，來自河南第一戰區。第九十二軍（軍長李仙洲），中央軍，來自河南第一戰區；第七十五軍（軍長周碞），原為浙軍；第五十九軍（軍長張自忠），原為西北軍，來自河南第一戰區。
李宗仁到任後，根據最高統帥部確定的戰略方針，製定了第五戰區的作戰計劃：“（1）保有魯省大部分及蘇北地域，與敵行持久戰。（2）作戰初期，應把守黃河及沿海要點，直接阻止敵人之侵入；不得已時亦須逐次誘敵深入魯南及蘇北地區，準備會戰，予以極大打擊，獲得最後勝利。”①第五戰區還根據此計劃，做出了分三個階段實施的部署：第一階段：以第一線兵團將日軍阻止在黃河北岸及沿海地區，延緩日軍南進速度，使我第二線兵團有充裕時間在徐州附近部署完畢；第二階段：如黃河失守，第一線兵團退至萊蕪、泰安、新泰一線，設防固守，會同朝鄒縣、滕縣推進之第二線兵團的有力部隊在兗州附近同日軍會戰；第三階段：兗州附近會戰萬一失利，則在徐州進行決戰。其決戰方針為：以少數部隊固守徐州，以大多數部隊沿津浦路側擊，開展運動戰、遊擊戰，阻敵南進。上述作戰方針與部署，體現了積極防禦的作戰精神，是在敵強我弱的形勢下采取的正確的作戰方針。
1937年12月，敵華中方麵軍於占領南京後，隨即渡江北進，攻占浦口、滁縣一帶，顯示出沿津浦線北上的作戰意圖。第五戰區根據敵情變化，適時修訂了作戰指導方針，提出“以一部仍守備海岸及黃河沿岸，以大部轉移淮河之線，拒止北上之敵，相機轉移攻勢”；①“第三集團軍以主力配備於濟陽、東阿、泰安，沿黃河右岸設防，……竭力拒止敵之渡河，以鞏固本戰區北麵”；“第五十一軍即日以主力向臨淮關、蚌埠間地區轉進待命”；“戰區直轄之各部隊，仍位置於徐州附近，司令長官部仍在徐州。”②
1937年12月20日，國民政府軍事委員會電令第五戰區，指示如下作戰指導原則：
（一）戰區範圍修訂為：南界自長江口沿長江至湖北陽邏止，西南自陽邏至禮山沿豫鄂邊境迄吳山鎮，東北自黃河口，沿黃河至蘭封、陳留、鄢陵、郾城、沁陽至吳山鎮，與第一戰區為界。
（二）戰區根據地，為泰安魯南間山地及豫皖邊境固始、立煌（今金寨）、經扶（今新縣）間山地。
（三）戰區作戰方針，為阻止侵入之敵，粉碎其打通津浦鐵路線之企圖，戰區主力應配合地方武力，並用剛性與柔性之戰法，展開全麵作戰，堅守戰區根據地，與敵持久抗戰。
第一分區（山東省境）以第三集團軍為基幹，應沿濟南、泰安間鐵路線兩側縱深配備有力部隊開展遊擊，脅敵側背，使其不能越過泰安南進，同時為本戰區北戰場挽回戰局之樞軸。
第二分區（江蘇省境）以第二十八集團軍為主幹，沿運河南段縱深配備阻敵南進，必要時主力退入徐州西南山地，隨時乘機出擊，挽回局勢。
第三分區（安徽省境）以第十一集團軍為主幹，於津浦線南段、淮南鐵路北段及淮河間，以有力部隊縱深配備，阻敵前進，於兩側展開遊擊戰，務使敵不能深入至霍山、六安、正陽關、穎上、阜陽之線，同時於固始、立煌、經扶間山地構成根據地，以為戰區南戰場挽回戰局之樞軸。
青島、東海守備隊於敵登陸後開展遊擊、阻敵西進或南進，戰區並在碭山、商丘間控置有力部隊（第二十二集團軍作預備隊），掩護戰區左側背，支援第一、二分區之作戰。③
1938年1月中旬，蔣介石在開封召開的第一、五兩戰區軍事會議上發表講話，指出：
現在就要決定我軍的戰略。我軍的戰略是什麼呢？簡單明了講起來，就是東西我們要保持津浦路，北麵要保持道清路，來鞏固武漢核心的基礎。大家知道，自從上海、南京失守，我們唯一的政治外交經濟的中心就在武漢，武漢決不容再失，我們要維持國家的命脈，就一定要死守武漢，鞏固武漢；但是我們要鞏固武漢，就要東守津浦，北守道清，如果津浦道清兩路失守，武漢就失了屏障；屏障失了，武漢就受威脅！所以津浦、道清兩路，我們無論如何要抵死固守，決不容敵人進犯。我們如何才能鞏固這兩條道路呢？就是如我上麵所說的，一定不好呆守不動，坐以待敵，必須積極動作，對威脅我們的敵人采取攻勢，必須嚴密監視敵人，時刻保持主動地位，來攻擊敵人。必須盡力研究，想出各種有效的辦法，準備各種可能的製敵的方案，千方百計來打擊敵人！特別是在精神上要設法激勵將士，加強攻擊的決心，或從正麵冒死突進，或自側麵繞道截擊，或迂回包抄、圍攻殲滅，或縱兵深入斷敵歸路。因為我們部隊多，兵力大，就可以四麵八方同時發揮我們主動的攻擊精神，配合各種有效的戰術，先發製人，攻守自如，陷敵人於被動，使他們顧此失彼，應付不暇，如此我們才能夠固守，才能夠借津浦、道清兩路來屏障武漢，武漢重心才不致動搖，國家民族才有保障。這是我們的戰略；希望各位明了我們這個戰略，大家回防以後，就要切實研究，拚死奮鬥，務必達成這個任務！”①
蔣介石的上述講話，指明了第五戰區魯南、徐州會戰的戰略方針。
處置韓複榘
李宗仁走馬上任之時，他所指揮的作戰區域主要是山東戰場，而當時主政山東的是抗命不遵、消極避戰、擁有4個軍十數萬部隊的第三集團軍總司令兼第五戰區副司令長官韓複榘。
韓複榘，字向方，清光緒十六年（1890年）生，河北霸縣人，馮玉祥舊部。抗戰前任山東省政府主席、第三路軍總指揮，是掌握山東地方的實力派人物。他與南京政府保持著一種不即不離的關係，把山東變成了他的個人王國。由於山東省的特殊地理位置及韓氏本人的獨立意識，日本方麵曾把他作為可以拉攏的對象，意圖誘導其參加“華北自治運動”，策動“山東獨立”。韓複榘在允諾與日方的“合作”條件中堅持要保有山東主權，不容日人插足，不許日本軍隊進駐，這就與日方的企圖相差甚遠，再加上山東民眾與韓的部下都堅決反對他與日本勾搭，因而使這一陰謀沒能得逞。到抗戰爆發前夕，韓複榘與日本的關係處於低潮。
抗戰爆發以後，韓複榘曾明確表示要率部參加抗日，“站在自家人一邊”而“不得不得罪日本了”。這一抉擇是他同日本長期交往中所得出的明確認識。在這一點上，韓複榘甚至比宋哲元清醒。當華北地方當局還在幻想通過與日和談來解決盧溝橋事變之時，韓複榘就曾一針見血地指出：“這是日本人的緩兵之計，想借機調動力量，仗一定要打，日本人不拿下北平不得罷休。”他下令所部集中準備待命，並電請南京軍事委員會調來防空高炮部隊協助他據守黃河。為了表示他與日本決裂的決心，他還命令立即驅逐駐濟南日本領事館人員及日僑，並曾當麵對日本領事說：“你們把我韓複榘當漢奸看，那你們是瞎了眼！明天你們不走，你們的安全，我就不負責了。”他憤憤地對部下說：“他們（指日本人）希望我們中立，真是異想天開。”①
1937年7月30日，韓複榘應召去南京參加國防最高會議。臨行前，他曾代表山東方麵及第三路軍將士致電國民政府，“主張抗戰到底”。①在南京期間，韓複榘曾當麵向蔣介石提出抗日建議，蔣不加理睬，說關於抗日之事，他“自有主張”，這無疑給韓當頭澆了一盆冷水。加上在整個會議期間，韓複榘覺得蔣介石“一肚子心事，卻一點也不吐露”，心中不免頓生疑慮，懷疑蔣對待自己是否別有用心。臨告別時，蔣介石對韓說：“我的意思，你完全明白”，而韓複榘卻私下對人說：“我是糊裏糊塗去南京，又糊裏糊塗回濟南”，“我看蔣介石並無抗日決心”。②
韓複榘此次進京結果，認為南京政府不但無徹底抗日決心，而且有利用抗日消滅異己之可能，因此他的抗日意誌一落千丈。
8月2日，韓複榘由南京回到濟南，立即下令市麵各店鋪照常營業，市民不要聽信“謠言”。他又召集日本領事及僑民代表，說明自己並未出任抗日軍職，日僑之去留聽其自便，“凡未離濟者照舊保護”，並將“抗敵後援會”等群眾組織改稱為“省防後援會”，強調“自保”性質。山東的抗戰準備因此頓受挫折。
與此同時，日本方麵又對韓複榘繼續進行拉攏。日本飛機在濟南投下致韓信件，勸其不要與日本為敵，詭稱隻要韓不參加抗日，日軍也不在山東登陸等等。日本又派密使來濟南見韓，說日本在膠濟線上有很多利益，並不想在山東開戰，也不想在山東駐軍，但日本為戰事需要，須途經山東運兵。韓複榘以他多年與日本交往的經驗，當然知曉日本“運兵”背後的含義，因而斷然拒絕了日方的要求，表示無論是駐兵還是運兵，他都不許日軍經過山東，會談遂告破裂。
1937年10月，國民政府軍事委員會下令將韓部第三路軍改編為第三集團軍，任命韓複榘為總司令，於學忠為副總司令。當時於學忠因所部駐防山東人數不多，對於黃河一線防務，向韓提出由韓部擔任2/3，自己擔任1/3，韓不同意。於學忠又提出自己擔任2/3，韓部擔任1/3，韓仍不同意，並明確表示他不願承擔抗日作戰任務。③當時韓僅將所部部署在青島以西、高密以東地區，麵對海岸形成長形防線，以防備日軍登陸。對津浦線的戰備則根本沒有顧及。
第三集團軍中的許多軍官，對韓氏不參加抗日十分不滿，他們向韓請戰，要求上陣與日軍一拚，“出出憋在心裏多年的悶氣”。韓複榘卻對他們說：“要知道作戰全靠軍隊，第一要能保存實力，沒有實力還用什麼去作戰？……我們若能保存實力，就是退到天邊也能有吃有喝，誰也不敢輕視我們。①
八一三淞滬會戰打響後，中日戰爭在南北兩大戰場同時展開，韓複榘的防區在津浦線以東、膠濟線以北，居於兩大戰場之間，尚未發生戰事。這種情形使得韓複榘更加自信地認為，如果他處置得法，就可以在抗戰中鑽空子，保存住自己的軍隊與地盤。
進入10月，日軍在華北戰場逐漸取得優勢，沿津浦線向南進攻，戰火逼近山東。華北方麵軍在攻占太原之後，又按預定計劃，將其精銳部隊板垣第五師團等部隊從山西戰場抽回，用以發起南下打通津浦線作戰，企圖消除來自其側麵的威脅。
我軍統帥部針對北線戰場新情況，撤銷了原設的第六戰區，將津浦線南北兩段戰事統歸新設立之第五戰區指揮，以李宗仁為司令長官，韓複榘為副司令長官，但韓並不聽從李宗仁的指揮，也不去徐州上任。
11月間，日軍由滄州進攻山東，韓複榘為掩護其主力後撤，隻得派遣曹福林部在德州、惠民、齊東一線進行試探性抵抗。為明了前線戰況，韓親率手槍旅特務隊渡過黃河視察，在濟陽被日軍先頭部隊包圍在一個小村莊中，衛隊拚死抵抗，傷亡殆盡，韓複榘隻身騎著一輛摩托車突出重圍，狼狽逃回濟南。他惱怒地叫嚷：“打，打，幾乎回不來！”②表現了極度的厭戰情緒，從此他下決心不再抵抗。
日軍占據了黃河北岸陣地，用遠射程大炮向濟南城內轟擊。11月16日，韓複榘下令所部將黃河鐵橋炸毀，而後立即疏散後勤和家眷，轉移軍需物資，部隊集中準備撤退。但日軍一時無法過河，雙方隔河對峙月餘。
11月28日，第五戰區司令長官李宗仁由徐州來濟南視察，韓複榘當著他的麵，下令將部隊後撤周家口、郾城，並將財產軍備運往豫西南陽，將魯東、魯北民團武裝開向漯河，準備實行全麵撤退。李宗仁對此大為不滿，加以阻止，並拿出擬好的作戰計劃，命令韓氏以沂蒙山為基地，展開保衛濟南戰役，並準備進山打遊擊，以遲滯日軍南下行動。韓複榘對此不加理會，對李宗仁說：“浦口已失，南路敵人將打到蚌埠，我們已沒有了退路。北路日軍若過濟南，南北一擠，我們豈不成了包子餡了嗎？”李宗仁雖怒氣滿胸，但卻無可奈何，憤憤而返。
韓複榘部裝運私產和軍需的列車擬開往河南經過徐州時，被第五戰區司令部扣留。李宗仁電責韓氏：“豫西非第三集團軍後方，為何將彈藥給養運送該地？”韓複榘竟複電說：“鄭州、開封亦非五戰區後方，為何將彈藥給養存在該地？全麵抗戰，何分彼此？”李宗仁閱後大為惱火。
12月23日，日軍強渡黃河南犯，南岸守備部隊急電韓複榘請派兵支援，並電請於學忠率部西進夾擊日軍，阻止其攻勢。但韓複榘竟然複電說：“無兵可派”，並說他對於學忠“無指揮權”。最後，韓部終於置五戰區電令於不顧，於12月27日棄守濟南。31日泰安失陷，1938年1月2日又放棄大汶口，4日放兗州，5日又棄守濟寧，沿鐵路線向運河以西地區撤退，以一部沿運河據守，主力退集於曹縣、城武、單縣一帶。當韓複榘抵達曹縣後，李宗仁來電責問他為何放棄泰安、兗州？韓又回電說：“南京已失，何況泰安？”並譏諷李宗仁“掛羊頭賣狗肉”。這更使李宗仁增加了對他的憎恨。①
因為韓複榘棄責逃跑，日軍得以長驅直入，致使徐州以北、運河以東第五戰區津浦沿線兩側地區幾成無兵防守的空白地帶，不僅第五戰區原擬之作戰計劃完全落空，而且威脅到五戰區司令部的安全。李宗仁擬派川軍北上支援，也被韓複榘拒絕。李宗仁忍無可忍，不得已便將韓氏前後所作所為一並呈報最高統帥部，並稱他對韓已無法指揮，促使中央采取措施。
1938年1月11日，軍委會在開封召開第一、五兩戰區軍事會議。會議的重要內容之一就是處理韓複榘問題。蔣介石偕副參謀總長白崇禧親自出席。會議期間，蔣介石下令逮捕韓複榘，並以“抗令不遵，擅自撤退、收繳民槍、勒派煙土、強索民捐、侵吞公款”的罪狀，將其押赴武漢候審，其職務由孫桐萱代理。1月23日，軍委會組成高等軍事法庭會審韓複榘，由何應欽任審判長。次日，韓複榘被判處死刑，在武昌執行槍決。
韓複榘的避戰逃跑行為給山東戰場的抗日戰事帶來了無可挽回的巨大損失，他擁兵自重、抗命不遵，在第五戰區造成了極壞的影響。韓氏之被正法，完全是咎由自取，罪有應得。韓複榘身為陸軍上將、第五戰區副司令長官和第三集團軍司令，是抗戰期間被處死的地位最高的國民黨將領，這一事件所造成的強烈震動是不言而喻的。對韓氏采取斷然措施，在當時不僅是必要的，它也顯示了最高統帥部執行軍法、嚴肅軍紀的決心。2月1日，蔣介石通電全國，以韓複榘為例，警告各級將領：“今後如再有不奉命令，無故放棄守土，不盡抗戰為能事者，法無二例，決不寬貸。”①
處置韓複榘，在一定程度上扭轉了抗戰以來國民黨部隊中出現的軍紀鬆弛的不良現象，極大地鼓舞了抗日士氣，“使抗戰陣營中精神為之一振”，②為即將到來的台兒莊會戰創造了有利條件。