日軍攻城的炮火越來越猛烈，排炮幾乎沒有間隙，接二連三地落在中國軍隊的陣地上。日本鬼子衝上來了。李必蕃師長一聲令下，官兵們一齊向鬼子射擊，機槍噴出了一條火龍，打得鬼子東倒西歪。
在日軍一次接一次的炮擊中，菏澤的防禦陣地被炸成一片廢墟，村莊在燃燒，樹林在燃燒。部隊傷亡越來越大，有些排的官兵全部犧牲在抗日的陣地上，有的連隻有幾名傷兵還堅守在陣地上。
鬼子越來越近了。師參謀長黃啟東英勇殉國了，劉冠雄團長也在戰鬥中犧牲了。李必蕃師長看了看身邊的幾名隨從，手一揮，毫不猶豫地衝出戰壕。在激戰中，李必蕃師長身負重傷。隨從副官急忙把李師長攙扶下來，組織直屬連殺開一條血路，突出重圍。
傍晚，滿身是鮮血的李必蕃被救護到菏澤以南5餘公裏的曲隻集。李必蕃從昏迷中醒來，得知菏澤已經被日軍占領，悔恨交加，決定以一死來激勵將士們繼續抗日。他吃力地取出一份地圖，寫下了“願我同胞，努力殺賊”的遺言，趁護理人員不注意，猛地舉起手槍，在自己頭上開了一槍。
李必蕃以身殉國，在全國反響強烈。國民政府追晉李必蕃為陸軍中將。國民黨的《中央日報》、《大公報》等報刊，紛紛登載文章，讚揚李必蕃的愛國精神。中共中央和八路軍總部代表郭沫若、吳玉章、羅炳輝等人率領代表團，參加李必蕃的追悼大會，並送了一塊刻有“民族之光”的大匾。1986年，湖南省人民政府追認李必蕃為革命烈士。
菏澤失守那天，日軍第14師團主力攻占曹縣，第16師團主力攻占金鄉。部署在這一地區的國民黨軍隊沒有能夠阻止日軍的進攻，致使中國軍隊徐州地區的防線被日軍突破。這一突破，對徐州地區的防禦產生了重大影響。
5月15日，沿津浦鐵路北上的日軍第3師團攻占大營集以後，在第9師團左翼支隊的配合下，向徐州挺進。
日軍連續進攻的炮聲，大片領土的失陷，迫使國民政府的一些高級將領重新認識徐州地區的軍事態勢。在數量上占有絕對優勢的中國軍隊，未能有效地抗擊日軍的進攻，短短10天時間，南北兩路日軍即完成了對徐州地區的合圍，這使蔣介石等人感到十分意外。國民政府一些高級將領開始意識到，在黃河與淮河之間的狹小平原地區同裝備精良的日軍進行決戰，是不現實的，要消滅日軍，必須另謀他路。為了保存有生力量，5月15日，國民政府軍事委員會召開會議，決定放棄徐州。
蔣介石下達的命令是：“避免決戰，撤離徐州。”
5月16日，李宗仁根據蔣介石的旨意，下達了第5戰區各部隊脫離徐州戰場的命令。司令長官作出的撤退部署是：劉汝明指揮第68軍占據徐州有利地形，掩護各部隊撤出徐州戰場。第24集團軍留在蘇北。第69軍同海軍陸戰隊一起，在魯南、魯中地區開展遊擊戰。第5戰區主力部隊分成5路，分別向徐州西南方向突圍，向河南、安徽邊界的山區撤退。李宗仁部署完撤退任務以後，靜靜地坐在指揮室裏，心情格外沉重。
李宗仁的腦海裏掠過這樣一個念頭：數十萬部隊撤到桐柏山區，退到江南的水網稻田地，“化整為零”，進行遊擊戰，是否可行呢？
5月18日，李宗仁同白崇禧、劉斐等第5戰區長官部的人員一起，在第31軍和第7軍1個師的掩護下，從蕭縣以南地域突圍，向阜陽前進。一路上，日軍的飛機不時地臨空偵察。為了免遭意外，李宗仁一行白天隱蔽，夜間行軍，整整在途中行軍7天7夜，終於到達阜陽。
第5戰區的主力部隊突圍進入西南山區以後，在桐柏山、大洪山開辟據點，抗擊日寇。
5月19日，第68軍完成了掩護第5戰區各部隊撤離徐州的任務，即放棄徐州。當日，日軍占領徐州。
在徐州會戰接近尾聲時，發生了在抗日戰爭中有重大影響的兩個事件。一個事件是中國空軍到日本進行“紙片轟炸”，一個事件是黃河決堤。
“紙片轟炸”發生在徐州陷落的當天。
徐州會戰失利後，侵華日軍越來越猖狂，日軍飛機對武漢、重慶、廣州的轟炸也越來越頻繁。國民政府召開最高軍事會議時，有人提出，中國應該對日軍占領徐州作出強烈反應，在這個時候，一定要千方百計打擊侵華日軍的囂張氣焰，要激勵全國軍民的抗日熱情。在日軍的強大攻勢麵前，中國采用什麼方法打擊日寇？這是一個難題。
有人說：日軍飛機對中國的大城市狂轟濫炸，中國空軍就不能轟炸日本本土嗎？
有人說：中國是文明古國，是禮儀之邦，不能像日本法西斯那樣，濫殺無辜。
有人說：“七七”事變以來，日軍殘暴地屠殺中國人民，侵占中國大片領土，中華民族遭受了巨大災難。日本本土並非固若金湯，我們為什麼不能讓日本當局嚐嚐中國人的炸彈？
有人提出：空軍能擔任遠航日本的重任嗎？國民政府的空軍組建以來，還沒有作過如此遠距離的飛行呢！
這次會議，經過激烈爭論，決定秘密派飛機到日本，不投炸彈，隻投擲宣傳彈；並責成航空委員會軍令廳選定遠征日本的空勤人員。
蔣介石的外籍顧問端納得知中國空軍要遠航日本，連連搖頭，說：去日本？中國飛行員沒有這個能力，應該聘請一位美國飛行員。
經過協商，美國飛行員選定了。但這位飛行員獅子大開口，遠航日本一趟，必須給他10萬美金。那時候，10萬美金約合40萬大洋。這不僅是要價高，也是對中國飛行員的藐視。
在這種情況下，國民政府有關部門決定，把遠航日本的任務交給空軍第14中隊中隊長徐煥升。徐煥升是筧橋航校第1期畢業生，曾經到德國學習，能擔當此任。隨徐煥升編隊飛行的僚機由佟彥博駕駛。佟彥博是筧橋航校第3期的畢業生，曾經擔任蔣介石的專機駕駛員。
領隊遠征日本長崎、佐世保等地勝利歸來的中國空軍第14中隊隊長徐煥升。5月19日15時23分，徐煥升駕駛1403號長機，佟彥博駕駛1404號僚機，悄悄地從漢口機場起飛了。這兩架美製“馬丁”B-10B轟炸機運載著100萬份宣傳單，經過2小時飛行，按預定計劃到達寧波棟社機場加油，於23時48分起飛，向日本飛去。
“馬丁”B-10B轟炸機翼展21.49米，機長13.63米，裝有兩台功率為775馬力的發動機，可攜帶1025千克炸彈，最大時速為343公裏，升限7300米，航程900公裏。這是經過充分準備的兩架飛機。5月20日淩晨2時45分，中國飛機飛臨長崎上空，撒下傳單，再向日本的福岡、九州等一些城市飛去。
隨著中國飛機B-10B的一陣陣轟鳴聲，宣傳單雪片似的飄落下去。徐煥升和佟彥博及時向國內反饋信息：空中沒有攔阻，探照燈柱到處可見，高射炮火密集射來……
那夜，日本的長崎、九州等城市的市民們驚恐萬狀，軍方束手無策。狂妄的軍國主義者萬萬沒有想到，中國空軍的飛機能飛到日本領土上。當他們看到中國空軍撤下的傳單時，日本舉國騷然。
這些傳單，有的是《告日本國民書》，有的是《告日本工人書》。其中《告日本國民書》寫道：
我們大中華民國的空軍，現在飛到貴國的上空了。我們的目的，不是要傷害貴國人民的生命財產。我們的使命，是向日本人民，說明貴國的軍閥，在中國領土上做著怎樣的罪惡。請諸位靜聽……
日本兄弟，在諸位之中，有開始反對戰爭、理想做正義和平的人，也有為軍閥的宣傳所欺騙而謳歌戰爭的人；但，不管是哪一種人，想來一定都因貴國的言論被統治，要了解時局的真相是困難的。所以，試作以下的說明，希望諸位詳加考慮。
中華民國空軍將士中日人民親善同盟
《告日本工人書》有以下內容：
解放是不會自己來的，現在正是人民爭回自由的時候了。你們掌握著生產，掌握著日本軍閥之心髒的工人兄弟！覺醒諸君偉大的力量吧！諸君掌握著東洋的命運，打倒日本軍閥，為解除兩國人民的苦痛，以同盟罷工來戰鬥吧！
中華全國總工會
這種宣傳，也是一場戰鬥，它對日本國民產生的影響不亞於戰場上的一個勝仗。
黎明，兩架中國飛機圓滿完成任務，順利返航。
8時48分，佟彥博駕駛的僚機在玉山機場降落了。9時24分，徐煥升駕駛的長機在南昌機場降落了。機場上，掌聲雷動。各類人士聚集機場，熱烈歡迎遠征歸來的勇士。
中共中央和八路軍武漢辦事處為了祝賀這次行動，特地贈送了兩麵錦旗，一麵寫著“德威並用，智勇雙全”；另一麵寫著“氣吞三島，威震九州”。
在徐州會戰期間，兩架中國空軍的飛機遠航到日本撒傳單，這一行動，長了中華民族的誌氣，滅了日本侵略者的威風。6天以後，日本近衛內閣被迫大改組。
黃河決堤，發生在日軍西進途中。
日軍占領徐州及其附近地區以後，大本營決定“擴大徐州會戰結果”，命令部隊沿隴海路西進，追擊撤退的中國軍隊。5月下旬，日軍大本營先是命令進攻蘭考、商丘、永城、蒙城以東地區，繼而又下令攻擊部隊越過上述4個縣城，繼續西進。
根據日軍大本營的命令，華北方麵軍和華中派遣軍命令第10、第14、第16師團分路向西追擊。5月24日，日軍第14師團的部隊占領蘭考後，被中國軍隊包圍。經過近一周的激戰，中國軍隊撤退。日軍繼續西進。
6月6日，日軍第14師團占領開封。7日，離鄭州隻有數十公裏的中牟陷落，中原重要城市鄭州危急。
日軍連續西進，數周內侵占中原地區大片領土，引起了中國人民的憤慨。如何阻止日軍西進，成為國民政府軍事委員會一個十分迫切的問題。鄭州一旦失守，日軍必將會沿平漢路南下，進攻武漢；也會沿隴海鐵路西進，進攻西安。這將使抗日戰爭的形勢變得更加嚴峻。誰知，在如此重大的問題上，蔣介石竟然盲目決斷，采用“以水代兵”的戰術。
6月初，蔣介石出席在武漢舉行的最高軍事會議。當討論如何阻止日軍西進時，軍事委員會侍從室一名副主任建議，選擇適當位置炸開黃河大堤，水淹日軍。蔣介石采納了這一建議，下令在鄭州東北的花園口附近炸毀黃河大堤。這道命令，帶來了一場新的災難。
黃河，是中華民族的母親河。
黃河，從黃土高原夾帶大量的泥沙，由西向東氣勢磅礴地奔瀉下來。進入華北平原以後，黃河水流減緩，河道開闊，由於泥沙逐年淤積，河床遠遠高出兩岸的田園和居民，汛期水位，比開封著名的鐵塔和鄭州著名的“二七紀念塔”塔頂還要高，成為地球上的一條“懸河”。黃河兩岸廣大百姓生命財產的安危，都係於那條大堤上。中國曆代王朝都采取措施，防止黃河水患。
6月9日，國民黨軍隊奉命在花園口炸開黃河大堤。數千年來，黃河沿岸的人民群眾不斷修築大堤，把大堤修得十分堅固。奉命炸堤的工兵部隊連夜挖掘，多次爆破，都沒有把大堤炸開。蔣介石得知這一情況，接連3次責問為何沒有炸開大堤？
受命炸堤的工兵分隊萬般無奈，他們不得不另選地址，炸藥、地雷同時使用。突然間，一聲驚天動地的爆破聲，一條“黃龍”從中華民族的母親河裏奔騰而出。
刹那間，滔滔黃河水帶著混濁的泥沙，從缺口奪路而出，猶如萬馬奔騰，呼嘯著，奔騰著，沿中牟、尉氏、扶溝一線向南泛濫，把沿途的村莊、莊稼、樹木全部吞滅，美麗富饒的中原大地出現了大麵積黃泛區。當年7月20日的《新華日報》報道：“黃河決口，共有兩處，一在鄭州以北24裏的花園口潰決150公尺，水深3丈；一在中牟以北32裏的趙口潰決300公尺，水深丈餘。兩決口相隔40裏，中間楊橘一帶，並沒有水。花園口的決流，南經京水鎮入賈魯水支流至白沙鎮，與趙口決流彙合，入賈魯河向東南泛濫……”
古人曰：黃河之水天上來。
日軍沿隴海鐵路向西推進途中，突然遇到滾滾洪流席卷而來，毫無思想準備，部隊的大炮、戰車等輜重物資陷入一片汪洋之中，許多官兵被洪水吞滅了。麵對凶猛無比的滔滔黃河水，日軍的重裝備難以行動，日軍統帥部不得不命令部隊停止前進，向黃泛區以東地區撤退。
據統計，日軍因黃河決堤而被淹死、或得病而死的官兵，達3萬多人。
蔣介石“以水代兵”，盡管暫時阻止了日軍西進，卻造成黃河改道，河南、安徽、江蘇3省40多個縣市，3000多平方公裏的田園變成了一片汪洋，1250萬人悲慘地遭受這場災難。僅河南省的鄭縣、中牟、開封、通許、太康、淮陽、鹿邑、尉氏等21個縣市，就有900萬畝耕地被淹沒。滾滾洪流，吞滅了90萬人的生命，造成上千萬人流離失所，豫東廣大地區，成了滿目瘡痍的黃泛區。黃泛區年年受災，歲歲饑荒，災荒帶來的損失，更是無法統計。中原人民不僅飽受日本鬼子野蠻掠奪之苦，又麵臨著人為的洪水帶來的巨大災難。戰爭，就是這樣殘酷，這樣難以駕馭。
何應欽把黃河決堤的責任推給日軍，他稱：“敵在趙源口（中牟北）附近決堤，複在花園口（鄭州北）附近投多量炸彈，破壞黃河堤防，氾濫橫流，但我大軍已陸續向西轉進。”
徐州大會戰，在滔滔黃河水泛濫中，落下了帷幕。
徐州會戰，有臨沂、滕縣、台兒莊的激戰，最終卻以水代兵，這不僅沒有阻止日軍的進攻，還給中原人民造成重大災難。