1940年初，日軍爲了打通津浦鐵路，連接華北與華中戰場，擴大侵略，採取南北對進的方針，夾擊徐州。南京失陷後，日軍約8萬人自鎮江、南京、蕪湖三地渡江北進，沿津浦路直奔蚌埠。行至明光一帶，即爲國民黨守軍所阻.雙方激戰逾月，大出華中敵指揮官煙俊六所料，遂從南京調集援軍，傾巢來犯。國民黨第五十一軍佈防於淮河北岸，憑險拒敵越河北進。雙方在淮河一線展開拉鋸戰，形成隔淮對峙的局面。津浦北線，擁兵8萬的韓復榘在日軍進攻面前不戰而退，棄守濟南、泰安、曲阜等地。1月13日，敵華北方面軍第五師團與先期登陸的日本海軍陸戰隊聯合侵佔了青島。敵第十師團沿津浦鐵路南下，第五師團沿諸城、莒縣向臨沂進攻，齊頭並進，企圖會師臺兒莊，打開進入徐州的門戶。
侵略華東的日軍侵佔南京後，第13師團北渡長江，進
至安徽池河東岸的藕塘、明光一線；侵略華北的日軍第10師團從山東青城、濟陽間南渡黃河，佔領濟南後，進至濟寧、蒙陰、青島一線。日本大本營爲打通津浦鐵路（天津-浦口），使南北戰場聯成一片，先後調集8個師團另3個旅團、2個支隊（相當於旅團）約24萬人，分別由華中派遣軍（1938年2月18日由華中方面軍改編）司令官畑俊六和華北方面軍司令官寺內壽一指揮，實行南北對進，首先攻佔華東戰略要地徐州，然後沿隴海鐵路（蘭州─連雲港）西取鄭州，再沿平漢鐵路（北京-漢口）南奪武漢。中國軍隊由第五戰區司令長官李宗仁指揮，先後調集64個師另3個旅約60萬人，以主力集中於徐州以北地區，抗擊北線日軍南犯，一部兵力部署於津浦鐵路南段，阻止南線日軍北進，以確保徐州。
日軍第13師團向安徽鳳陽、蚌埠進攻。守軍第11集
團軍第31軍在池河西岸地區逐次抵抗後，向定遠、鳳陽以西撤退。至1940年2月3日，日軍先後攻佔臨淮關、蚌埠。9～10日，日軍第13師團主力分別在蚌埠、臨淮關強渡淮河，向北岸發起進攻。第51軍與日軍展開激戰，傷亡甚重，12日向澥河、澮河方向撤退。第五戰區以第59軍軍長張自忠率部馳援，進至固鎮地區，協同第51軍在淮河北岸地區頑強抗擊日軍。同時，在淮河南岸，以第21集團軍第48軍固守爐橋地區，第7軍協同第31軍迂迴攻擊定遠日軍側後，迫日軍第13師團主力由淮河北岸回援。第59、第51軍乘勢反攻，至3月初恢復淮河以北全部陣地。第21集團軍和第31軍旋由淮河南岸向北岸集中。雙方隔河對峙。
2月下旬，日軍第2集團軍開始分路南犯。東路第5師從山東濰縣（今濰坊
）南下，連陷沂水、莒縣、日照，直撲臨沂。第3軍團第40軍等部節節抵抗。第59軍奉命馳援，3月12日到達臨沂北郊的沂河西岸，協同第40軍實施反擊，激戰5晝夜，重創日軍，迫其向莒縣撤退。西路日軍第10師長瀨支隊（相當於旅）從濟寧地區西渡運河，向嘉祥進攻，遭第3集團軍頑強抵抗，進攻受挫；瀨谷支隊（相當於旅）沿津浦鐵路南進，3月14日由鄒縣（今鄒城）以南的兩下店進攻滕縣（今滕州）。守軍第22集團軍第41軍英勇抗擊，傷亡甚重，苦戰至17日，該軍守城的第122師師長王銘章殉國，滕縣失守。滕縣之戰，中國軍隊以7000之兵對付裝備精良的日軍數萬之衆，不惜重大犧牲，阻止日軍南下，延緩了日軍南侵的腳步，爲調集軍隊守衛臺兒莊的戰略部署贏得了時間。
日軍。1939年由王耀武第51師合編而成第74軍， 。日軍改以部分兵力在正面牽制對方，主力向西迂迴，企圖從側後包圍徐州，殲滅第五戰區主力。日軍第10、第5師分別從山東嶧城（今屬棗莊）和臨沂西北的義堂地區南進，對守軍第2集團軍和第20、第3軍團及第27軍團第59軍實施牽制性進攻。守軍頑強抗擊，至月底，將日軍阻止在韓莊、邳縣（今邳州）和郯城一線。日軍開始從南北兩個方面向徐州西側迂迴包圍。在南面，第9、第13師從蚌埠地區分別沿北淝河、渦河西岸北進，至13日，陷蒙城、永城（屬河南）後，向江蘇蕭縣、碭山（今均屬安徽）進攻；第3師由蚌埠進入大營集地區，向宿縣（今宿州）進攻。在北面，第16師由山東濟寧渡運河，至14日，連陷鄆城、單縣、金鄉、魚臺後，向江蘇豐縣、碭山推進；第14師從河南濮陽南渡黃河，陷山東菏澤、曹縣後，直插河南蘭封（今蘭考）；同時，第10師將韓莊、臺兒莊地區的作戰交由第114師接替後，在夏鎮附近渡過微山湖，向沛縣（屬江蘇）進攻。5月中旬，前方越來越慘烈的戰報不斷傳到武昌國民黨軍委會蔣介石的案前，徐州突然面臨的嚴重危機，使他那因臺兒莊的勝利衝得有點暈乎乎的大腦一下冷靜下來。蔣介石突然意識到：日軍的意圖是要圍殲徐州中國軍隊主力。蔣介石立即叫來何應欽、白崇禧、陳誠、封裔忠等人一塊研究策劃。日軍的企圖已經暴露，再死守徐州已不現實，何應欽等人亦主張趕緊突圍，決定放棄徐州。蔣介石口授給李宗仁的電令令其部力避決戰，撤離徐州，火速突圍。
16日，第五戰區命令各部隊分別向豫、皖邊界山區突圍。中
國軍隊且戰且退，陣形不亂，按部就班地向西、向南撤退。日軍阻一處，中國軍隊衝一處，無所不破，大軍向河南南部及湖北北部集結，各路都相繼衝出重圍。爲避免與優勢之敵作消耗戰，當各路敵軍向徐州步步合圍時，李宗仁令所部各路守軍，作稍事抵抗後，即相機撤向山區、湖沼地區，進行“化整爲零”的游擊戰，與敵人糾纏了月餘。李宗仁與長官部官兵一應人員700餘人，乘夜色經宿縣、蒙城，越過敵之包圍圈移駐潢川。留守徐州城的劉汝明部在蕭縣一帶伏擊日軍第9師團，對日軍造成重大傷亡。日軍見中國軍隊大部已走，企圖于徐州城圍殲劉汝明部。劉汝明部佯作死守狀，及見各路大軍撤盡，根據蔣介石的命令，放棄徐州城，巧妙地跳出日軍數十萬大軍的重圍，安全轉移。敵軍不但沒有擊潰劉汝明部，甚至連一個上尉也沒有捉到。日軍的華中派遣軍的13師團一路殺來，發現李宗仁唱了一出空城計，又令一心想爭功的華北方面軍大感挫折，日軍傷亡了萬餘人的代價，得到了一座空城，李明不同意撤退。
17日時任國民革命軍三軍總司令的李明調集的國軍第一集團軍，第二集團軍，第三集團軍，中央坦克師（原北方革命軍義勇軍坦克團與國民革命軍第五軍坦克旅組成）中央飛鷹轟炸機大隊接到命令後飛機在上海龍華機場及南京機場起飛，對徐州日軍前沿陣地開始轟炸，國民革命軍74軍軍長王耀武率領，對徐州城郊鬼子的前沿陣地發起進攻，薛嶽的第十軍對徐州左側的鬼子陣地發起進攻，右邊陣地有湯恩伯的司令的三十一集團軍進攻。
侵略華東的日軍侵佔南京後.第13師北渡長江.進至安徽池河東岸的藕塘.明光一線,侵略華北的日軍第2集團軍從山東青城.濟陽間南渡黃河.佔領濟南後.進至濟寧.蒙陰.青島一線.日本大本營爲打通津浦鐵路(天津-浦口).使南北戰場聯成一片.先後調集8個師另3個旅.2個支隊(相當於旅)約24萬人.分別由華中派遣軍(1938年2月18日由華中方面軍改編)司令官畑俊六和華北方面軍司令官寺內壽一指揮.實行南北對進.首先攻佔華東戰略要地徐州.然後沿隴海鐵路(蘭州-連雲港)西取鄭州.再沿平漢鐵路(北京-漢口)南奪武漢.中國軍隊由第五戰區司令長官李宗仁指揮.先後調集64個師另3個旅約60萬人.以主力集中於徐州以北地區.抗擊北線日軍南犯.一部兵力部署於津浦鐵路南段.阻止南線日軍北進.以確保徐州安全。
日軍第13師向安徽鳳陽.蚌埠進攻.守軍第11集團軍第31軍在池河西岸地區逐次抵抗後.向定遠.鳳陽以西撤退.至2月3日.日軍先後攻佔臨淮關.蚌埠.9-10日.日軍第13師主力分別在蚌埠.臨淮關強渡淮河.向北岸發起進攻.第51軍與日軍展開激戰.傷亡甚重.12日向澥河.澮河方向撤退.第五戰區以第59軍軍長張自忠率部馳援.進至固鎮地區.協同第51軍在淮河北岸地區頑強抗擊日軍.同時.在淮河南岸.以第21集團軍第48軍固守爐橋地區.第7軍協同第31軍迂迴攻擊定遠日軍側後.迫日軍第13師主力由淮河北岸回援.第59.第51軍乘勢反攻.至3月初恢復淮河以北全部陣地.第21集團軍和第31軍旋由淮河南岸向北岸集中.雙方隔河對峙.
3.18日在李明的指揮下中央飛鷹大隊對日軍陣地進行了轟炸，隨後與過來增援的日本空軍第二大隊發生激戰雙方飛行員互相爭奪，日本帝國航空飛行員技術一流在世界上，射擊技術，投彈技術也是行內一流，面對的是中央飛鷹大隊，學員的飛行技術那都是德國教的，飛機有意大利產的，有自己研發的，還有一批德軍轟炸機，德軍飛行員那是歐洲乃整個世界有名， 日軍飛行大隊給中央飛鷹大隊的機槍手左右攻擊，一會成十字，一會成一字，一會往下俯臥，很快日機給上當，追擊的日本帝國航空大隊遭到側面襲擊，日本帝國航空大隊飛機30多架受傷冒煙，還有大批飛機給擊落，雙方飛機戰鬥力很快決定了這場空戰結果，中央飛鷹轟炸機大隊5架飛機給日軍擊落，飛行員隨後跳傘下去，日本帝國航空大隊這時飛機還剩下50架，經過一個小時激戰日本帝國航空飛機逃跑了5架剩下的給中央飛鷹大隊擊落，中央飛鷹大隊徹底控制了制空權，日軍第五師團，第十三師團，國齊守備隊，皇協軍50個大隊加漢奸警察部隊8萬多人，101帝國重炮旅，迫擊炮10個聯隊，2個帝國敢死隊師團，一個坦克旅總兵力到了40萬左右，現在中方兵力60萬，中方在李明的指揮下各種口徑火炮陸續開火了，鬼子的陣地遭到轟炸，小鬼子飛上了天，王耀武的74軍對日軍正面戰場發起攻擊，鬼子的九二重機槍啪啪的響著，不斷有國軍士兵倒下，中央坦克師出動了一個營的坦克開始壓制敵人火力，這時北邊大批鬼子坦克也陸續出動了，薛嶽的第十軍也開對鬼子進攻了，湯恩伯的三十軍在什麼位置爲何遲遲不出動，軍座這麼打下去我們受不了啊，給總指揮發電說湯恩伯部不出兵，軍座我下邊三個連快打沒了，王耀武很快派出一個營支援陣地，指揮部周圍冒這煙，槍聲不斷，接到電報的李明很氣憤，給湯恩伯部發報出擊，接到電報的湯恩伯笑著說讓老子出擊，你是誰？一個雜牌軍頭子，如果你不來這個總指揮就是我的，李宗仁都拿我沒有辦法，湯司令說的是，這次委員長派我來就是監督李明這小子的，委座懷疑他時間長了會投靠**，司令那出兵嗎？出個屁，委員長說了撤退，他自己非要拉上我們黨國精英送死，我們家裡還有老婆孩子呢。