在徐州会战中，第５战区的攻势防御，成败的关键是第2集团军能否在阵地战中吸引并抵住敌人的进攻和第20军团能否在运动战中及时向敌侧背予以坚强有力的进攻。第2集团军在极端困难的情况下英勇顽强地完成了上级赋予的任务，但第20军团未能按规定的时间及时进行侧击。3月22日，汤恩伯依照战区指示下达了24日拂晓发动进攻的命令，第31师遵令行动，与日军遭遇后逐次撤退至台儿庄抵抗。汤恩伯让自己的第20军团令第52军24日由集结地向郭里集、鹁鸽窝一线前进，将第85军控制在抱犊崮山区。25日，第52军歼灭了郭里集的日军1个中队，第2师驱逐了枣庄外围日军1个警戒小队，此后并没有继续向峄县、枣庄进攻日军；当发现日军第10联队向枣庄转移时，相反地仅留1个多营的兵力“欺骗敌人”，主力则东撤山区。
尽管有过一旦台儿庄被攻立即支援的许诺，尽管孙连仲急电请援，汤恩伯均未采取行动。据战后写成的《战斗详报》，他的理由是：“本军团既已置于犯台(台儿庄)敌之侧背，当然有选定时机及地域的自由，以判断敌主力之行动为根据，而予以彻底之打击”，他完全忘记了自己仅仅是全局中的一个局部。李宗仁见汤恩伯始终按兵不动，3月28日夜不得不电令汤恩伯放弃攻击峄县、枣庄计划，迅即南下先歼灭台儿庄之敌。据说又由白崇禧敦请蒋介石亲自下令，汤恩伯才“调整部署，从事对台儿庄之攻击准备，3月29日其2个军分别在青山附近集结完毕”。第52军先至獐山以东地区，“3月31日下午，汤恩伯方率85军到达台儿庄东北之河南头经与52军军长关麟征研究后，决定第85军从4月1日起在52军左翼展开向台儿庄之敌攻击前进”。之后，虽然孙连仲各师在苦战中坚持住了阵地，但最好的战机已经失去，坂本支队已由临沂进至向城。汤恩伯认为“台儿庄与向城之间，只是鲁南山麓以外的小起伏地，并无险阻可以争取时间”，为了不做日军炮火下的“大群肉弹”和“保持行动的自由，掌握主动”，又“采取了断然处置”，把全军团“一律由内线转为外线”，让坂本支队与濑谷支队会师于台儿庄以东地区。以后，第20军团各师确实向日军进行了英勇、坚强的进攻，不过这时已发展为第2集团军与日军第10师团濑谷支队的战斗，这与原来的攻势防御计划有所不同，敌人的兵力增加了1倍，于是仅能击溃敌人而不能包围歼灭敌人。当敌人按自己的退却计划撤逃至峄县、枣庄地区，既靠拢了主力，又占领了有利地形，依托工事改为守势作战时，再责备伤亡极大的追击部队作战不力、未能消灭败退残敌，就未免有苛求之嫌了。
有的评论者认为国民政府军队派系复杂，造成了各部队常常协同不好，这有一定道理。但从军事角度看，高级将领在作战指导上缺乏全局观念，当为重要因素。事实上，在同为中央嫡系的部队中也往往发生类似事情。如豫东战斗时，正当日军第14师团陷于第一战区主力部队包围之中、濒于被歼的关键时刻，担任阻击第16师团西进的第8军军长黄杰无视战区长官令其死守归德的命令，擅自率主力撤退，功亏一篑，不仅未能歼灭敌第14师团，反而形成全线大撤退。
另外，临沂战斗中也有缺乏全局观念，导致作战指导丧失战机的情况。日军猛攻临沂，第5战区速调第133旅及第13军骑兵团驰援，但此时日军坂本支队已停止进攻，奉命率主力增援台儿庄。作为第５战区的长官代表、坐镇临沂的参谋长徐祖诒也和张自忠、庞炳勋一样，局限于考虑临沂一地情况，对敌人主力并未战败而突然脱离战场的情况既不进行分析判断，更不进行侦察搜索，竟以不被攻击为满足，致电李宗仁：临沂之敌自昨晚攻击受挫，确已向沂河东岸汤头镇退却，现以新到之王旅及汤部骑兵相机追击，与敌保持接触。直至4月1日坂本支队主力出现于向城与第20军团作战时，张自忠军的《战斗详报》还说：“敌之交战部队系板垣第5师团之大场42联队及铃木第6联队……，兵力约七八千人”，“军之任务为确保临沂……对敌攻击，胜利殊无把握”，决心占领阵地防守，仍未觉察敌军主力去向。蒋介石致电批评张自忠：“临沂之敌得自由转用于向城、兰陵镇方面，实该军之耻。”徐祖诒总结说：“军以下各部队长均未能明了自身战斗间的责任，成机械式之行动，惟上级之命是从，故致误战机。”话说得都很有道理，不过包括他们自己在内，在作战指导上都缺乏全局和发展的观念。
二、胜利面前头脑发热，导致会战后期数十万大军仓促突围，几乎带来灭顶之灾
台儿庄战斗胜利后，中国统帅部对胜利缺乏深入细致的分析、总结，忽略了中日两军总的实力对比，更未对战局发展的可能前途进行合理的预测，因而或多或少地夸大了台儿庄胜利的作用。积极向第５战区增兵，大批军队源源不断地调至徐州附近，企图“集中所有力量”，乘势进行一场“确定胜利基础的战略性战役决战”。这种作战指导不符合实际，更违背了持久消耗战的原则。而且不断将兵力投入第一线，不断向东延伸右翼，形成西起微山湖、东至郯城南，绵亘300余里的防御正面，又未控制强大有力的机动兵力及预备队并发展为实际上的专守防御，违背了攻势防御的原则。当日军从南北分7路向徐州作向心运动并切断了陇海路时，中国部队发觉已被包围，形势危急，被迫部署数十万大军仓促突围，实施战略转移。好在醒悟得较早，若不是在李宗仁等指挥下，未冒险与敌决战，而跳出日军的包围，否则后果不堪设想。