正當各部努力推進之際。14日晚，第五戰區司令長官李宗仁忽然打來電話，命令停止連日圍攻計劃，從九山、雙山及蛇山、李家口、桃源、稅郭一帶撤圍，第五十二軍全部調回青山、傅山、馬嶺、鵝山一帶；第九十二軍仍在蛇山、筐山一帶；第八十五軍守備平山、石城崗、石門莊一帶；第一三九師仍繼續圍攻向城。王仲廉則奉命指揮第九十三師、第六師之一部及第二師之一部攻擊天柱山、獐山之敵，為進攻嶧縣之敵作準備。
截至15日，第二十軍團按照戰略意圖，正集中兵力向向城和天柱山、獐山方向進行著猛烈地攻擊。
2.第二集團軍方麵
第二集團軍於4月7日中午接到第五戰區司令長官李宗仁下達的追擊日軍的命令後，孫連仲即派第三十師張金照部為追擊隊向南、北洛進攻，第二十七師黃樵鬆部占領金陵寺一帶堵擊退卻之敵，撥歸第二集團軍指揮的第二十軍團一一○師張軫部擔任追擊任務，進抵泥溝附近，第三十一師和獨立第四十四旅則在台兒莊附近暫作休整。
4月8日上午8時，第二集團軍司令孫連仲下達了追擊命令，其要旨如下：
三十師在右，一一○師在左，即向當麵之敵追擊。兩師戰鬥地境為頓莊閘、張莊、廖莊、高皇廟、劉莊、嶧縣之線，線上屬三十師。①
奉命後，第三十師師長張金照於上午9時40分命令第八十九旅黃鼎新旅長，即率該旅附第一七七團向泥溝追擊前進，並與一一○師聯絡。至下午3時，第八十九旅占領了泥溝，附屬該旅之一七七團亦進抵泥溝北之前城、後城，與頑抗之敵展開激戰。雙方戰至4月9日下午3時，奉到孫連仲兩電指示第三十師師長張金照，其一電：“該師為達成追擊任務起見，不可為盤踞村落小部之敵所滯留，務即協同一一○師跟蹤敵人。”其二電：“該師速沿鐵路西向嶧縣西南地區追擊前進，第六師在右，三十師在左，互相聯係。若第六師未到鐵路線，則由三十師獨任之，不可被獐山少數之敵所抑留，最好以一部監視，以主力由左翼繞進。炮七團已到南洛，可令其協助步兵攻擊獐山之敵。”②
綜合9日戰況，各路追擊部隊雖有一定進展，但也均遇到較大困難。湯恩伯第二十軍團攻克九山後，再行攻擊雙山、潭山即遇敵頑抗；第二集團軍占領泥溝之後，再行向獐山、天柱山進擊，亦為強敵所阻。為克複眼前之障礙，9日晚7時，第五戰區司令長官李宗仁下達命令：
一、湯軍今晚奪取雙山、潭山，曹軍攻擊棗莊，遮斷棗嶧交通。
二、第二集團軍今晚奪取獐山·150·152高地及天柱山各要點，準備對嶧縣攻擊。
三、軍隊區分仍舊，惟第六師撥歸孫部指揮。
四、孫、湯作戰地境為台棗鐵路，線上屬湯軍。③
根據戰區司令部的命令，孫連仲重新調整了部署，兵分三路夜襲獐山、天柱山，其具體部署如下：
一、著第六師今夜占領鮑家莊、柳園之線，三十師今晚襲取天柱山、草山子、北山各要點，並堅固占領為妨（×）嶧攻擊之準備。
二、第一一○師向王莊、虎山間前進，並確實占領虎山，準備對嶧縣之敵攻擊。①
隨後，孫連仲打電話給第三十師師長張金照，下達命令如下：
一、第六師在沙河以東，第三十師在沙河以西，向嶧縣追擊敵人。
二、第三十師今夜須占領獐山、155高地及天柱山，爾後即向嶧縣西南地區追擊前進。
三、司令長官李已電令第六師接替第三十師沙河以東陣地。②
張金照接到命令後，除派員向第六師接洽交防外，即派第八十九旅一八七團以夜襲手段占領獐山、155高地及天柱山各要點。
夜間12時，襲擊開始，第一八七團團長李公敏以第一營步兵一排由童莊襲擊155高地，以第二營步兵一排由獐山頭襲擊獐山。當襲擊部隊進至敵陣地前沿時，被敵發現，當即向我猛烈射擊。雙方以熾烈的炮火激戰約1小時，因敵據守155高地及獐山各圍寨，居高臨下，頑強抵抗，我因眾寡懸殊，仰攻不易，無奈於10日拂曉前撤回至原陣地。此役斃敵20餘名，而我方卻傷亡60餘名。
與此同時，朝王莊、虎山方向追擊敵人的第一一○師張軫部，於9日下午3時，追至白山西一帶遇敵反撲，廖運周第六五六團立即占領白山陣地與敵對抗。10日拂曉，敵先以飛機3架兩次轟炸白山西村落，繼以大炮向我白山陣地集中射擊。由拂曉至黃昏，敵發射炮彈1萬餘發。之後，敵以兩營兵力向我白山左翼山頭猛烈進攻，先以優勢火力壓製住我方火力後，即向我方陣地猛衝，據守白山山頭的鮑汝銳營長率領全營由山腰向下衝鋒，展開了激烈的肉搏戰，遂將敵人擊退，而鮑汝銳營長卻壯烈犧牲，柏得福營長亦負重傷，官兵共傷亡900餘人。
另據第六師報告，10日黃昏，該師也向敵發動襲擊，經兩小時激戰，將李樓東南之趙莊、郭莊、李莊各村落占領。李樓尚有盤踞回寨之敵頑強抵抗，該師尚在繼續攻擊之中。
為了進一步克服進攻嶧縣之障礙，第五戰區司令長官李宗仁於10日下午5時再次發布命令如下：
一、孫集團軍今晚進攻限明拂曉進至亂溝、丁家壩、天柱山、草山子之線，到達後將重炮推至郭莊附近，以便對雙山、潭山、嶧縣射擊。
二、湯軍團今晚由潘家巷側擊亂溝，協助孫軍之前進。①
孫連仲受命後，於下午6時給各部下達命令如下：
一、敵仍據守獐山一帶，似掩護其主力占領新陣地之企圖。
二、軍以協同湯軍團迅速殲滅嶧縣敵人之任務，擬於明（11）日拂曉向當麵之敵攻擊。
三、第六師務於（10）日黃昏進占代莊、葛莊、李樓之線，準備於明（11）日拂曉向亂溝、徐家莊、鄭莊之敵攻擊，右翼與湯軍團切取聯絡。
四、三十師俟六師進抵代莊、葛莊、李樓之線後，以一部夜襲天柱山，一部由張莊、趙莊、柳莊向北山西之敵攻擊前進，右翼與六師取得聯絡。
五、一一○師務於明（11）日拂曉，向七裏山、壕城之線側擊敵人。
六、二十七師為軍總預備隊，務於明（11）日拂曉前控製於虎裏布附近。
七、第六師第三十師夜襲奏功後，作戰地境如左：
高家莊、梁莊、何莊、關莊、土樓河、嶧縣之線，線上屬右方師。
八、攻擊部隊須將炮兵射擊之指向，隨戰況之推移，適時通知炮七團張團長。①
各部受命後分別行動。第六師於11日拂曉由代莊向亂溝襲擊，敵憑借碉寨頑強抵抗，致使攻擊部隊受阻於外壕及圍牆之外，無法突入，並受敵熾盛火力射擊，傷亡頗重。至天明，攻擊仍未奏效，不得不撤回原陣地。
第三十師也於11日淩晨l時許，分向獐山、北山之敵猛攻。其中第八十八旅一七七團李文彩部，以第一營襲擊北山，以第三營襲擊草山子。該兩營官兵自與敵接觸，即奮不顧身，事先前驅，群以大刀、炸彈猛衝登山，死拚達3小時，敵被殲大半，殘部倉皇北潰，就這樣北山、草山子先後被我占領。然而因進攻天柱山的第八十九旅攻擊受挫，未能將天柱山完全占領，致使一七七團遭敵側擊，傷亡極為嚴重；又因該山係石山，無法遮蔽，增援困難，致將既占兩山被敵奪去一半。另一路第八十九旅一七八團李公敏部也於淩晨1時，以第一營向天柱山，第二營向獐山之敵發起攻擊。敵以熾盛火力向我猛烈射擊，我官兵數次衝鋒，傷亡奇重，複以預備隊補充，將天柱山完全占領。但因該山位於獐山之後，三麵受敵側擊，故敵乘我立足未穩之際，施行猛烈反攻，雖迭次被我擊退，終因我官兵傷亡過重，該山複被敵奪去。攻擊獐山的第二營更因敵所占地形險要，火力熾盛，我付出極大代價，官兵均傷亡過半，直戰至天色漸明，目標顯露，任務仍未達成。總之，因敵增援反攻，而我方傷亡過重，第三十師除占領北山一部分，其餘均未奏功。
為殲滅頑敵，孫連仲決定再作努力，於4月12日上午10時給予各部命令如下：
一、二、（均略）
三、一一○師務於本（12）日黃昏前，到達宮莊、小莊子，乘夜沿嶧韓公路以北地區，主力向嶧縣西南之吳莊、張莊、於莊、黃莊攻擊並占領之，一部向臥虎山攻擊。
四、二十七師務於本（12）日黃昏前到達卜洛村，以有力之一部沿嶧韓公路以南地區，向壕城、鋼義樓、大橋之敵攻擊並占領之。另派小部遊擊隊擾亂王莊、福家莊一帶。
五、三十師正麵各部仍繼續向當麵之敵攻擊，並抽兩營兵力隱匿占領長山、七裏山之線側擊敵人，敵如撤退即跟蹤追擊之。
六、第六師務於本（12）日黃昏前將李樓占領，另派一部乘夜暗向鄭莊、兵防鎮攻擊並占領之。
七、炮兵隊對天柱山之敵射擊。另派野炮一連，於本（12）日黃昏前在朱莊附近占領陣地，以能充分射擊北山、西羅山口之敵為要。
八、各部隊於本（12）日22時，務必到達攻擊準備位置，24時同時開始攻擊。
九、（略）。①
然而，敵憑借有利地勢和熾盛火力頑強抵抗，我各部攻擊部隊雖欲血奮戰，仍進展甚緩。第六師於13日淩晨時分向李樓、徐家莊攻擊，敵借優勢火力據寨頑抗。致使我傷亡奇重，攻擊頓挫，未得進展。後經反複衝殺，終將徐家莊占領，第二十七師於淩晨4時許，經激戰搏殺，終將敵驅逐，占領鋼義樓、吳家樓，遮斷了天柱山與嶧縣之交通。第一一○師亦經激戰占領了老虎山、臥虎寨、劉莊、於莊、張莊等處，主力則沿嶧縣西方公路前進。而對獐山擔任主攻的第三十師卻攻擊受挫。第三十師一七八團於13日淩晨3時許進至獐山頂，石圩子約10米時，被敵發現，即以機槍，擲彈筒、手榴彈向我猛烈射擊。我雖傷亡甚重，仍能前仆後繼，奮勇衝鋒。然終因敵火力猛烈，使石圩子之障礙阻止不能近前，即與敵隔圩相峙。敵又以手榴彈向我投擲，並借居高臨下之勢，複以機槍掃射，我傷亡近半，不得不撤至距石圩子50米處與敵對峙。
14日，各部繼續攻擊，但仍無甚大進展。第六師李團長率兵兩營於淩晨攻擊李樓，曆經激戰，團長陣亡，攻勢頓挫。第三十師對天柱山正麵之敵數度猛攻，亦未能奏功。一直被當作預備隊的獨立第四十四旅於昨晚接防後，向長山、黃山之敵猛襲，曾一度占領長山，然敵於拂曉後連續反攻，同時又受草山、黃山敵之火力側擊，致長山大部又被敵奪取。第一一○師仍固守老虎山、臥虎寨陣地，其左側有少數敵人迂回，孫連仲調第二十七師之一部附炮2門在虎山口堵截。惟第二十七師進展較為順利。兩日來，第二十七師侯旅連續襲占壕城、鋼義樓、謝山、蕭橋、大橋、紅廟、馬廠、河汪岸一帶村落，對嶧縣西南兩關均能確實封鎖，敵之交通改由土樓河繞三裏莊入東門，土樓河東岸有敵防禦工事，長山、七裏山、黃山之敵歸路已斷，該師李團已進至馬家山、放馬場一帶（老虎山西側）策應第一一○師作戰。
因連日攻擊，進展不暢，蔣介石於13日電告孫、湯：
即到。台兒莊孫總司令：（無線）湯軍團長：中密。仍盼督部迅殲殘敵，限兩日內攻下嶧、棗。中○。手令。元酉。令一元。①
孫連仲於14日受命後，決心再以殘破之旅進擊頑守之敵，以竟其功。他根據蔣介石的要求，重新調整了部署，除以一部監視天柱山、草山子、長山之敵外，主力用於攻擊嶧縣附近，圖將敵包圍而殲滅之。其具體部署如下：
一、第六師務迅速向王家屯、康家莊、李家莊、黃家莊攻擊而占領之。
二、第三十師應確實將北山一帶之敵驅逐，監視天柱山、草山子敵之行動。
三、第二十七師以鋼義樓、大橋為據點，挺進福家莊、賈家莊之線，對前後圍子、土樓河、河北倉梧之敵包圍而殲滅之。
四、獨立第四十四旅除占領趙家林、望仙山、前後黃山湖、東西匡談、賈莊各地外，應由壕城附近向黃山之敵攻擊而占領之。
五、第一一○師除確保老虎山、臥虎寨、竭力驅逐鍋底之敵而占領之，於虎山口及嶧棗公路須派出警戒部隊，並以一部攻擊杏花村之敵。
六、炮兵隊於金陵寺附近選擇陣地以主要火力指向河北倉梧、嶧縣之敵。
七、第三十一師編為一旅為軍預備隊。
八、本（14）日23時到達進攻準備位置，24日開始攻擊。①
然而，我疲憊之師已苦戰月餘，麵對裝備精良的頑固之敵，進擊難遂心願。第六師先以野炮行破壞性射擊以開衝鋒之路，但結果僅貫穿寨牆小孔數處，步兵雖經數度猛攻，仍未達成結果。第二十七師於0時30分向福家莊之敵夜襲，因月色微明，被敵發覺，結果受其熾盛火力射擊而未能奏功；另一部夜襲嶧縣南關曾一度克複，然旋又得而複失。第三十師、獨立第四十四旅之攻擊亦未獲進展。惟第一一○師在臥虎寨、八裏屯一帶，曆經苦戰，逐退敵師。
八裏屯位於嶧縣城西，距嶧縣隻有4公裏，屯北群山中之最高峰為老虎山、臥虎寨。第一一○師占領了這兩座山，居高臨下，瞰製嶧城。地形於我極為有利。這自然對敵也構成極大威脅。4月15日，敵汽車10餘輛滿載步兵，由臨城開往臥虎寨附近；同時，嶧縣之敵亦增援數股附騎兵百餘，分兩路向臥虎寨、八裏屯我一一○師陣地進攻。敵先以火炮集中射擊，毀我兩個碉樓，遂以坦克4輛，後隨步兵兩連向我衝擊。我張庚寅營之王連避開當麵陣地，隱蔽右側森林中，猛烈側射，將敵擊退。第二次，敵又發射燃燒彈10餘發，將村落房屋幾乎全部焚毀，又用步、炮聯合一營以上的兵力向我右翼包圍進攻，亦被我軍擊退。第三次，敵於午後4時，以兩營以上的兵力三路進犯，猛烈進攻，反複突擊。我以迫擊炮兩門、重機槍三挺密置於臥虎岩山麓，待敵接近時猛烈側擊，又以預備隊兩營由六五五團團長鮑汝澧率領，切斷敵左翼聯絡線，向敵側射；守八裏屯的張庚寅全營同時奮勇逆襲，終將該敵擊退。
總而言之，第二集團軍連日來恪盡職守，浴血奮戰。然退據嶧縣附近之敵憑險據寨頑強抵抗，使我連番攻略不僅進展甚緩，而且損失頗巨。至15日晚，第二集團軍總司令孫連仲仍指揮所部苦苦鏖戰。
3．曹福林第五十五軍方麵
根據第五戰區司令長官李宗仁4月7日中午下達的追擊日軍之命令，曹福林第五十五軍配合孫、湯二部追擊殲滅台兒莊戰敗後退守嶧縣之敵，以孫、湯二部為主力由南向北攻略嶧縣，而曹福林部則負責在嶧縣以北截擊敵人，勿使竄逸。
為達成任務，蔣介石於4月8日致電曹福林，督勵其竟功：
即到。曹總司令福林：流密。台莊方麵之敵迄七日拂曉已殲滅過半，開始北潰，除嚴令各軍窮追外，著貴部迎頭猛攻，以期一舉殲滅。中○。08·19。令一元。①
曹福林受命後，於4月8日率第五十五軍進抵棗莊以北地區，與孫、湯二部相呼應，對敵形成包圍之勢。
4月9日，第五十五軍在嶧縣、棗莊、齊村間與一股由臨城向嶧縣增援的日軍遭遇。曹福林命該部兵分兩路迎擊敵人，一路向西齊村之敵發動攻擊，經一番激戰，於9日晨攻進西齊村，將該敵驅逐；另一路跟蹤敵軍，追進棗莊車站及棗莊中學，在我密集炮火的打擊下，敵受重創，退守棗莊中學，依據工事死守頑抗。我部9日竟日都在猛攻。
4月10日，第五十五軍在占領了西齊村之後，即向郭裏集圍攻。此時，敵軍正在嶧縣南北兩個方向頑強抵抗。據軍事觀察家分析，敵在嶧縣東南頑抗，係遲滯我之追擊；在嶧縣正北之棗莊、齊村固守，則在吸引我堵截部隊之兵力，然後其主力從容乘隙由嶧縣向東北之郭裏集方麵撤退。日前，嶧縣之敵已有千餘開始向郭裏集輸送。為使敵潰逃企圖不能得逞，曹福林除令追擊部隊加緊追擊外，並令堵截部隊之一部由棗莊方向向郭裏集截擊，期將該敵一網打盡。就這樣，郭裏集10日竟日皆在激戰之中。經我全力拚殺，斃敵百餘，敵終不支，向棗莊狼狽逃竄。我奪獲大炮2門，輜重頗多。
第五十五軍占領郭裏集之後，繼續向棗莊追擊，並將棗莊之敵圍殲過半。當夜又南下，連襲嶧縣之背，期與孫、湯二部追擊部隊合圍。被困嶧縣之敵，因我部已將郭裏集封鎖，其欲從嶧縣東北（經郭裏集）退卻的企圖遂告破產。但敵人並不死心，4月12日，郭裏集附近又有敵2000餘人，與曹福林部在辛莊一帶展開激戰。經我痛擊，敵不支向東潰退。
4月13日，敵四五百人由雙山向我棗莊之上義地區側襲，雙方展開了激戰。我曹福林部侯益振團在棗莊附近之胡莊與敵拚殺。侯團長身先士卒，肉搏六七次，中彈殉國。此後14、15日，曹福林部一直在棗莊附近堵截、圍殲敵人。
綜上所述，自4月7日以來，湯恩伯第二十軍團、孫連仲第二集團軍、曹福林第五十五軍三路人馬相互配合，圍追退守嶧縣之敵。各路人馬雖然均同仇敵愾、前仆後繼、英勇頑強、浴血奮戰，但戰果並未如願以償。為此，蔣介石於4月12日致電李宗仁、白崇禧，頗有微詞。電曰：
徐州李司令長官、白副總長：○密。台莊之捷已逾五日，嶧、棗、韓、臨尚未攻下。躊躇審顧，焦慮至深。以乘勝之軍更加主力部隊追援絕潰憊之寇，不急限期殲滅，一旦敵援趕至，死灰複燃，是無異隳已成之功而自貽將來之患。萬望激勵將士，努力進攻，一麵分途堵擊，務於一、二日內將殘寇全數殲除。庶敵兵再至，我更有以待之。如何盼速報。中○手啟。文酉。令一元。①
李宗仁接電後，於13日回電軍令部，②申述了戰況不佳的緣由，並提出了改變戰法原則的主張。回電曰：
［銜略］
現敵改攻為守，憑借嶧縣附近山地為據點，以棗莊為犄角。我因陣線過廣，處處薄弱，連日攻擊，甚難成效，欲徹底消滅敵人，事實上恐難如願。第二期抗戰之方針原在避免陣地戰，以運動戰消耗敵之兵力，而收“集小勝為大勝”之功。擬在包圍陣線上僅配置少數監視兵，將主力分別集結於便於機動之位置，一麵破壞敵後方交通，一麵以小部先遊擊，誘致敵人於陣地外求決戰，無論敵由何方增援，均可應付裕如。此為職等連日在前方實地觀察認為迅宜改用之戰法原則。如蒙裁可，擬即相機實施。乞示。李宗仁、白崇禧。13·12。①
蔣介石接電後，經兩天審慎思慮，於15日複電李宗仁、白崇禧：
即到。台兒莊李長官、白副總長：13·12台電悉。所擬機動攻勢案甚妥，應速實施。中○。15·15。令一元。②
於是，第五戰區決定改變強攻計劃，實施圍攻，一麵監視當麵之敵，一麵逐次襲占各要點，並切實阻敵增援，切斷其補給線。至此，追擊圍攻嶧縣之戰遂告結束。