台儿庄的胜利，大大鼓舞了中国军队的最高统帅蒋介石。李宗仁能打，不如再多给他一些部队，利用徐州再打几个“台儿庄大捷”来。
局部的胜利使蒋介石头脑发热、浑身发热。
但这股热情却热得令李宗仁发烧、令李宗仁难以消受。
继75军和92军开到徐州后，4月20日，樊崧甫的46军和卢汉的60军也奉调到徐。李宗仁调这两军到运河两岸，加强这方面的防御兵力。不久李延年的第2军和晋军商震部的1个师也到达徐州，乃加入东线。谭道源的22军也尾随而至，加入徐州西北微山湖一带的防线。接着石友三的69军、冯治安的77军、刘汝明的68军也先后到达徐州。
不到1个月，蒋介石派来的援军，几乎有20万人，与5战区原来的军队合计不下60万。部队大半麇集于徐州附近地区，真是人满为患。而白崇禧从汉口军令部打电话来，还高兴地对李宗仁说，委员长还在继续调大军增援。
李宗仁哭笑不得，他简直弄不明白蒋介石想干什么，便问道：“委员长调来这么多部队干什么呢？”
白崇禧说：“委员长想要你扩大台儿庄的战果！”
李宗仁苦笑摇头，心中慨然。想当初刚入5战区，老蒋到处哭穷，只给他些素质低劣的杂牌部队，要不台儿庄战果也可能更大些。但今日战机已过，耙这60万人放在大平原的中心徐州，这不是等着让强大的机械化日军吃吗？！
“真是胡闹!”李宗仁心中叹道，知道又没好日子过了。
东京，日本陆军统帅部，沉浸在一片沮丧的凄风愁雨中。
台儿庄，日军无论是被歼1万多，还是蒋介石四处吹嘘宣传的3万多，对威名赫赫的日本陆军来说，都是日俄战争后几十年来吃的第一次大败仗。正由于是第一次，陆军无论如何也丢不下这面子，无论如何也不敢面对事实。他们竭力辩解：这不是一个败仗，只是指挥官的一次小小的差错，一次小小的失误；第5、第10师团残部决不是溃败逃跑，而是作新的转移。
但是，台儿庄的“差错”毕竟使日本陆军丢了脸，也使日本大本营陆海军大元帅——至高无上的天皇在世人面前蒙受莫大耻辱。裕仁一怒之下，改变了2月16日御前会议关于在8月以前绝对不向新地区发动进攻的决策，决定再次迅速向中国大规模增加兵力，发动更大的进攻，誓报台儿庄这一箭之仇，以雪奇耻大辱。
战机很快便出现了。台儿庄战斗刚结束，侵华日军前线指挥官电告大本营：徐州地区有一股中国军的强大集团，据可靠情报，该集团约50个师，60余万人，几乎全部为蒋介石的精锐部队。
陆军统帅部顿时惊喜若狂，认为这是报台儿庄之仇的一次难得的战机。
陆相杉山元大将当即向天皇报告，强烈主张发动徐州会战。他说：“对于集中在徐州方面的中国军予以痛击，可以收到挫伤敌军抗战意志的巨大效果。因而，陆军准备实施对徐州的歼灭作战，由于该敌差不多是中国军队的精锐主力，并且已经处于孤立状态。我军应不失时机，以大的兵力，以大的规模会战，使之一举彻底歼灭该敌。本职认为，只要达到了歼灭这股敌军的战略企图，就能使武力解决中国事变，促使蒋政权屈服投降，迈出决定性的一步，亦可挽回我军在台儿庄的不良影响。”
天皇闻讯，也是喜出望外，认为这是刹住蒋介石正在进行的台儿庄胜利大宣传的嚣张气焰的大好良机，当即定案：围歼徐州中国军队。并要求：陆军此次进攻，定要取得巨大战果，不使徐州地区50个师的中国军队一人漏网，务求全歼。
4月7日。
杉山陆相为求速战速决，不失这千载难逢的良机，于当日向华北方面军总司令官寺内大将，华中派遣军总司令官田俊六大将下达大本营陆军部第84号命令：
一、大本营企图击破徐州附近之敌。
二、华北方面军司令官应以有力之一部击破徐州附近之敌，占据兰封以东陇海线以北之地区。
三、华中派遣军司令官应以一部占据华北方面军司令官之前项徐州（不含）以南津浦线及庐州附近。
……
杉山陆相为确保徐州歼灭战的胜利，于会战打响后，派遣了以陆军部作战部长桥本群少将等高参组成的“大本营派遣班”，前往徐州前线，就地指导会战。
4月中旬。
侵华日军华北方面军和华中派遣军，集结精锐部队13个师团，约30万人马，配备各种重武器，辅以飞机数百架，采取南北对进，侧翼迂回的战术，分6路向徐州施行包围进攻，企图以速战速决的手段围歼中国军队主力于徐州附近。
此时，蒋介石正一头扎进扩大宣传的热浪中，沉浸在台儿庄大捷的兴奋里，对日军的进攻企图尚不十分明了。于是命令徐州 地区各部队，要发扬台儿庄血战的光荣精神，坚决分头阻击来犯之敌，通过徐州会战再打出几个台儿庄大捷来。
日军分南北两大作战兵团。南路兵团为华中派遣军所辖第9、第13、第116、第106四个师团。北路兵团由华北方面军8个师团组成：计有第5、第10、第16、第110、第103、第104、第105、第14等师团，以及山下、酒井兵团各一部。南路兵团总指挥为羽源田之助将军，北路兵团总指挥为第2军司令官西尾寿造将军。中国军队总指挥官是第5战区司令长官李宗仁上将，他将徐州地区守军分为5个作战兵团。
淮南兵团：指挥官李品仙。兵力为第20、第10、第48共3个军；
淮北兵团：指挥官廖磊。兵力为第31、第7、第77、第68共4个军和区寿年的左侧支队；
鲁南兵团：指挥官孙连仲。兵力为第30、第42、第51、第41、第44、第60、第46、第22、第75共9个军、外力4个独立师；
陇海兵团：指挥官汤恩伯。兵力为第57、第89、第69三个军。
另外，在徐州地区未编进以上兵团的部队，还有第12、第55、第32等5个军。
4月中旬。北路日军一股，向徐州东北面进攻。孙连仲兵团等部在峰县、向城、郊县等处同敌激战。
4月下旬。北路另一股日军向临沂、郯城、大埠、北劳沟等处进攻。守军张自忠等部拼死抵抗，给敌以沉重打击。
5月上旬。南路日军开始北上，相继攻占徐州南面的龙元、蒙城、宿县，并攻陷徐州西边的黄口车站。包围并切断了徐州西南面的退路。
5月中旬。北路又一股日军，从濮阳强渡黄河，进入鲁西地区。迅速攻占了郓城、菏泽、金乡、鱼台等要点，该地区虽有孙桐萱、庞炳勋、商震等部队，但在广阔的鲁西平原上，无险可守，日军得以快速推进。该路日军与南路日军相呼应，启西北方向向徐州压来。
此时，日军对徐州的大包围业已完成，正从四面人方向徐州突进。
武昌，军委会。
大挂图前，蒋介石瘦长的身躯晃了几晃。这时他终于弄清楚了，日军的意图是要围歼他的主力，围歼他的60万大军。这时，他那发热的大脑又被另一股燥火冲乱了，他开始感到浑身发冷。
蒋介石忙命人叫来何应钦、陈诚和白崇禧研究对策。日军的企图既已暴露，很显然，再守徐州无异于在大平原上与日本人决战，无异于引火自焚。和中国军队决一死战，正是日军所希望的。蒋介石不能听任日本人的摆布，他说，“若徐州这50个师被日本人吃掉，娘希匹，我还拿什么抗战？！”
众人均赞同：“委座所言极是。”
于是蒋介石一边踱步，一边急急口授给李宗仁的电令：
第5战区司令长官李宗仁：
军委会着令我部力避决战，撤离徐州，火速突围。
……
1938年5月下旬，各路大军按军委会指定的路线，全部安全撤离徐州，到达皖西、豫南一带。奉蒋介石之命作为全军后卫、掩护主力转移的刘汝明第68军，在完成任务后，放弃徐州城，巧妙地跳出日军几十万大军的围困，到达安全地带。
5月底，各路日军冲进徐州，发现徐州空空荡荡，压根投见到中国军队的影子！
日军大本营陆军部向天皇报告说：“我军虽以主力自徐州以西切断了中国军队的退路，将徐州地区铁桶般包围起来。但总计约50个师的中国军队，于5月中旬突然从西南方向跳出我军重围，战果之微出乎意料……”
棕州大撤退是李宗仁创造的又一个奇迹，是国民党军在抗战正面战场上的又一个杰作，它的成功绝不亚于台儿庄大捷，它使日军战略决战的企图又一次破灭，为后来的武汉大会战保存了实力，对以后的抗日持久战和夺取最后胜利。意义无法估量。
世人皆知两年后英军敦刻尔克大撤退，但世人更该知道发生在1938年中的中国军队徐州大突围。