1月18日，刘士毅军奉命撤出明光。不出所料，日军派出五千人马，在飞机配合下，向明光城发起猛攻。他们哪里知道，消耗了大量的弹药，得到的是一座空城。28日，日军兵分三路，从明光北上，打算攻克蚌埠，强渡淮河。李宗仁发现了日军企图，命令刚从淞沪战场撤到浙江休整的廖磊集团军，迅速开赴蚌埠地区。廖磊集团军也是一支桂军，李宗仁指挥起来得心应手，随叫随到。李宗仁指挥大规模战役，总是不急不躁，处变不惊，令廖磊十分佩服。廖磊的风格是大刀阔斧。他率部赶到蚌埠前线，首先向南打了三个胜仗，让日军尝了些苦头。然后，他将重兵布防在蚌埠以北的张店、固镇、刘集和胡集一线隐蔽，日军侦察机看不到地下有一兵一卒，但日军攻打过来，他一声号令，部队会从四面八方如狂涛般涌来，令日军有遭灭顶之灾的感觉。南面的日军对廖磊集团军屡次进攻受挫，不敢再攻，停战休整。
李宗仁在指挥津浦路抵抗华东日军北进的同时，又积极阻截华北日军南下。津浦路保卫战，原由战区副司令长官兼第三集团军总司令韩复榘指挥，谁知驻扎在山东境内的韩复榘，不听军令，消极抗战，日军很快就逼近黄河北岸，从鹊山向济南开炮。在韩复榘与日军依黄河对峙期间，李宗仁到了济南，走进韩复榘的司令部。
韩复榘请李宗仁就座，便问：“长官，你看我们抗战有把握吗？”
李宗仁看着韩复榘，见他眉清目秀，不禁生出几分好感，便婉言答道：“只要我们坚持抗战，最后胜利必属于我们！如果济南失陷，三集团军可以退到沂蒙山区，监视津浦路左侧，使日军不敢急剧南下。”
韩复榘眼珠瞪得溜圆：“南路日军很快就要打到蚌埠，北路日军如过了济南，两路一夹，我岂不断了接济？沂蒙山区贫困，就地无法筹措粮饷，即使饿不死，还不是让日本人拿我们当包子馅吃了？”
李宗仁这才发现，韩复榘表里不一，出言粗鄙。他见话不投机，不再说什么，起身告辞。他一走，韩复榘便决定放弃济南，后撤逃跑。他怕日军过黄河尾追，便要炸毁黄河铁桥。建设厅长劝阻道：“黄河铁桥是中国著名的伟大工程，炸毁未免太可惜，如果对军事不利，是否可以将主要机件卸走？”
韩复榘勃然大怒：“你去拆吧！日本人的炮弹都打到屁股上了！炸掉”韩复榘命令一个连运送两千公斤炸药，装置在大桥各个桥墩、桥孔和桥基上。他一声令下，铁桥轰然坍塌。
当晚，韩复榘把三个妻妾和孩子们叫来，让他们带着家私，由卫队护送，逃回河南去了。第二天一早，他召集厅局长和师长以上的大员开会，正要下令撤退，秘书送来南京急电：“向方兄，请你务必死守黄河，绝不可放弃济南！蒋中正。”
韩复榘看过，随手摔在桌上，说：“不管它”
教育厅长何思源说：“我认为，大敌当前，不能只考虑保存自己的实力。现在是全面抗战。蒋委员长讲过，民众抗战，一切损失由中央补。今后的地盘不必考虑，还是应该打的。”
韩复榘冷笑一声，说：“你太天真了！蒋介石的话你能信以为真？谁知道他什么时候又会和日本妥协？我们就这几万人，家底抖落完了，他突然跟日本人来个什么协议，华北就肯定没我们的份了。蒋介石不守南京，却让我们死守济南。一打仗就釜底抽薪，我们差一点没有死于他的暗算”
台下有人高声响应：“对，不给他当炮灰，走吧，不听他那一套”
韩复榘接着说：“有我们这些人头，到哪里都可以自立，带着民生银行，到哪里都有吃有花。诸位，不要犹豫了，回去准备吧”
韩复榘在撤出济南以前，打着“焦土抗战”的旗号，纵容官兵大肆焚烧抢劫，并向各县强征“救国捐”，规定一等县捐二十万元，二等县捐十五万元，三等县捐十万元。逾期不交，就拿县长是问，县长们不敢违抗，便向百姓勒索。民众叫苦连天。
韩复榘又给心腹下令，把民生银行和金库里的一万五千两黄金和三万两白银，全部连夜装车，运到洛阳。上行下效，他手下的官兵连抢三天。撤离济南的前一天，他又下令焚烧许多重要建筑。顷刻间，浓烟滚滚，火光触天。济南全城一片混乱，惨不忍睹。
第三集团军撤退到泰安时，蒋介石发来十万火急电报，要韩复榘“千万不能放弃济南”。他阅后哼一声：“老子已到泰安，看你怎么样？”
韩复榘撤到济宁，又接到李宗仁电令：“你部务必死守泰安。”
韩复榘在电报上批道：“南京不守，何守泰安？”第三集团军不顾军令，不战而逃，沿路抢劫，津浦路门户向日军洞开。日军长驱直入，几天之内，占领大半个山东，几千万人陷于水深火热。
1月23日，日军一部攻陷延安镇和归仁镇，27日，济南失守，日军从博山和莱芜迂回袭击泰安。2月1日，泰安落入日军之手。韩复榘连连丧城失地，给徐州会战投下阴影。李宗仁急了，接连对韩复榘下达严厉的电令，要他夺回泰安，阻截南下的日军。韩复榘置若罔闻，一错再错。蒋介石下令将韩复榘枪毙，他的职务由于学忠代任。