6月1日，新編第一集團軍完成了集結。（)原第一戰區的部隊接替了菏澤、商丘和毫州的防御，防備日軍第12軍在山東的軍隊。而從第六戰區轉隸過來的新編第四集團軍在阜陽駐防，防備著駐扎在安徽中部的日軍第11軍以及駐扎在南京和上海等地的日軍第13軍。
新編第一集團軍的新一軍和新二軍形成了兩個箭頭，從商丘（時稱歸德）出發沿著隴海線一南一北開始了推進。新編第一集團軍軍屬的陸航團從開封和商丘的機場起飛，對地面部隊進行支援。其實對地的支援只是象征性的，現在新編第一集團軍的火力已經非常的強大，就算不動用新一軍和新二軍軍屬的重型榴彈炮營，每個步兵師自己的火炮就足以粉粹日軍的防線了。因為在高空中，天云號高空艦充當了完美的炮兵觀察員，日軍隱蔽在后方的任何火炮支援都會被很快反制。這導致了防守的日軍根本無法對前線提供火力支援，并且自己的炮兵反而損失慘重。
在炮兵拔除了防線上肉眼可見的威脅后，沖上去的是M4謝爾曼坦克以及跟隨的步兵。這是新編第一集團軍拿手的炮、坦、步協同戰術，只不過在豫東會戰后，裝甲更厚實、動力更強勁、火力更猛的M4謝爾曼中型坦克取代了原來的M3輕型坦克加入了沖鋒的序列。日軍部署在戰壕中的迫擊炮和擲彈筒奮力地提供前線的火力支援，但是這支援太弱了，根本不足以擊退M4謝爾曼，反而被M4謝爾曼的反擊炮火給消滅。日軍的機槍組和迫擊炮組損失慘重，那些膽敢露頭進行射擊的步兵也被M4謝爾曼的機槍給撂翻，日軍悲慘地意識到引以為豪的射擊技術根本無法發揮應有的威力。
而日軍就連最有優勢的拼刺刀都無法發揮出來，這并不是說新一軍和新二軍的士兵拼刺刀的技術不行，而是人家根本就不跟日軍玩，躲在坦克的后面沉著地用M1加蘭德步槍幫助坦克手消滅那些背著炸藥包和榴彈膽敢靠近坦克的日本人。一個個光著膀子、穿著兜襠布的日本人被擊斃在前進的路上，坦克射手非常樂意通過這樣的方式讓這些該死的日本人上西天。
在一線的戰壕中，日本人很聰明的只放了少數的作戰部隊，免得在中國軍隊的優勢火力面前損失慘重。但是令日軍指揮官沒有想到的是，在危急關頭，他根本無法將后方的預備隊派到一線陣地上。天上俯沖下來的強一天襲者攻擊機無視瘋狂地對空射擊的高射機槍和機炮，將炸彈狠狠地扔在日軍的頭上，讓增援上來的日軍全部死在了半路。
而日軍根本沒有派出空中支援。日軍的第五航空軍早就在豫東會戰的時候實力大損，而在“滿洲國”的第二航空軍則被中國的B25進行的戰略轟炸拖住了腳步。而中國空軍的B29對日本本土進行的轟炸則使得日軍的新式戰斗機全部優先裝備給了本土的航空隊，沒有一架飛機被運輸到中國大陸，所以中國派遣軍指揮的第二航空軍根本沒有機會恢復實力，只得躲在嚴密保護的機場或山洞中蓄積力量。
天上翱翔的殲三野馬式戰斗機覺得很無趣，因為等了半天，根本沒有日軍戰斗機和轟炸機前來支援，野馬式戰斗機的駕駛員們一個個在無線電中大罵日軍的膽小，一面俯沖到地面上，對龜縮在戰壕中的日軍開火射擊，他們可不想將子彈帶回去。地面的新一軍士兵和坦克手紛紛咒罵空軍就知道搶功勞，一面加快了速度沖鋒。
就這樣一道道日軍的防線，一個個日軍的據點被突破，中國軍隊兩天時間就攻克了擋在徐州之前的要點——碭山，兵峰直指徐州駐守徐州的是日軍第27師團和騎兵第4旅團，他們隸屬于山東的日軍第12軍，而第12軍則歸岡村寧次的華北方面軍指揮。
岡村寧次緊急要求畑俊六進行援助，否則大日本帝國在中國大陸可能被分成兩塊，在這種情況下，畑俊六動員在安徽的第11軍，派出兩個師團和一個步兵旅團沿著津浦線往北增援，另外還有一個第13軍的步兵旅團沿著大運河北上。中日之間的大戰將于徐州展開。
天云號高空艦時刻注意著徐州周邊的局勢，除了這艘幾乎固定的高空觀察所外，新編第一集團軍的偵察機還監視著整個江蘇地區的日軍情況，由于失去了制空權，日軍只能干看著高空飛行的中國飛機。
軍委會的命令下達到了第五戰區，由于預警和通訊手段的改善，遠在重慶的軍委會副參謀長白崇禧得以順利地調動兵力。李宗仁命令新到的新編第五集團軍從湖北的北部和湖南的南部作出一副進攻日軍的態勢，不僅影響日軍第11軍的增援，同時讓盤踞在這里的第11軍的剩余部隊處于緊張的狀態。
與此同時，新編第一集團軍已經抵達了日軍固守的徐州。經過日軍一段時間的加固，這里已經成了一個大兵營。偽軍守衛在外圍，而日軍的第27師團則守衛在中間。
新一軍擔任主攻，重炮營很快開始了轟擊，不過效果卻不大，因為重炮營使用的是155mm的榴彈炮，對在掩體中的日軍重炮威脅不大，只是仗著射程遠而已。天云號高空艦報告了日軍堅固堡壘的位置。第三航空軍的蚊式轟炸機就紛紛揚揚地飛來了。每架蚊式轟炸機上都攜帶了一枚專門對付鋼筋水泥堡壘的1噸重炸彈，一聲聲沉悶的爆炸聲在日軍陣地中響起，那是炸彈擊破水泥表面然后爆炸的聲音。即使沒有擊穿堡壘，這樣的爆炸沖擊波也能傳遞到其內部，讓待在那里的人員被活活震死。
偽軍很快崩潰了，要么跑到核心陣地中，要么偷偷摸摸地找到新一軍投降。新一軍還沒有展開像樣的攻勢之前日軍的外圍陣地就丟失了。在通過遠程火炮摧毀了日軍所有防空工事后，日軍的陣地就像沒有穿衣服的美女一樣向中國空軍開放了。這再次證明沒有制空權是不行的。接下來就是攻堅戰和巷戰，新一軍對此非常有經驗，只是對手在不斷地更換而已。
與此同時，前來增援的日軍第11軍也遇到了危險。橫山勇親自帶隊的第13師團、第師團和獨立混成第17旅團沿著津浦線謹慎地推進。他們采用晝伏夜出的方式，白天就分散在城鎮、村莊或樹林中躲避轟炸，夜幕掩護下的10個小時則急行軍。話說他們曾經一路從武漢逃到合肥，在路上足足損失了2萬人，但是也積累了大量的防空經驗，在這方面估計比其他所有日軍步兵都要厲害。
橫山勇不懼怕地面的對攻，在豫東會戰的時候，他率領的第11軍一部曾經突破中國守軍的防線，從六安一直打到了信陽，切斷了京漢線。橫山勇堅信如果沒有中國空軍的幫助，即使是新一軍也不會是他的對手，可惜日軍的兇猛戰力得不到發揮。
津浦線的鐵路早就被游擊隊和轟炸機給破壞掉了，即使列車能通車，恐怕橫山勇也不敢征用，因為那將成為中國空軍的明顯的靶子。那些中國空軍飛行員對追逐這樣的大型目標趨之若鶩。橫山勇在防空方面的秘訣就是分散兵力，并借助中國平民的掩護。分散兵力后中國空軍會吝惜只能炸死幾個日本兵的炸彈，而借助平民將使得中國空軍為畏手畏腳。
從宿縣出發，今夜就能抵達徐州，橫山勇命令部隊吃過晚餐后立即行動，爭取今日就進入到徐州跟第27師團匯合，顯然在無線電被*擾的情況下，他還不知道第27師團已經在轟炸機的轟炸下損失慘重了。
分散的日軍利用馱馬和卡車攜帶著給養向徐州推進，黑夜帶來了很多的麻煩，使得進行并不順暢，好在現在進入了平原地區，至少不用擔心沒有打開車燈的汽車掉入溝中了。但是不知道怎么回事，騎在馬上的橫山勇一直覺得心神不定，他抬頭望著前方，企圖透過沉重的夜色看穿戰場迷霧。
就在這個時候，前方響起了幾聲槍響，“啪啪啪”。橫山勇聽出來那是防空槍，在通訊受阻的情況下只有通過這樣的方式來通知軍隊中國空軍的來襲。日軍士兵有條不紊地分散開來，借助地形的掩護隱藏自己的身影，一些人忙著給卡車展開防空偽裝，基于前面說過的原因，日軍第11軍非常有防空經驗。
不一會飛機發動機的轟鳴聲就出現了，“哧～”地一聲，一枚大型的航空照明彈毫無征兆地出現在天際。降落傘下的它發出慘白的光芒照亮了下方的黑暗。日軍士兵的頭低得更低了，不過橫山勇卻不怎么擔心。分散的日軍和夜間中難以實施的俯沖轟炸決定了中國空軍帶來的損失會很小，少數的倒霉蛋運氣太差的話也怨不了其他人。不過出乎他意料的是，那架蚊式轟炸機并沒有俯沖下來轟炸或掃射，而是在空中等待著什么東西的到來。