击张自忠部，因此日军估算张自忠部不但不能及时赶到临沂成为救援军，反而成为送上门来的“找死军”。
但是张自忠却率领59军进行日夜的急行军，这是吃苦耐劳与豪气干云的西北军特质，在军长的一声令下，竟然能够在一日一夜之内，提前赶到临沂。因此59军在敌方完全没有预备的状况下，就有如从天而降般地猛攻日军第5师团背侧，庞炳勋部将士更是用命地从阵地反击，日军绝对没有想到中国军队竟然会进行这种内外夹攻的拼命打法。
因此，在1938年3月14日到18日的临沂决战中，日军第5师团遭到极其惨重的损失，造成日军部队已经无法继续支撑作战，只有先撤退回莒县以困守待援。临沂之战得胜，它砍断了津浦路北段日军的左臂，促成了之后在台儿庄会战中，为李宗仁围歼孤军深入台儿庄的矶谷师团提供契机。
1938年3月中旬，临沂和滕县同时告急时，蒋委员长也认为在战略上有加强第五战区防御兵力的必要，调第一战区汤恩伯第20军团和孙连仲军团星夜增援。
汤恩伯第20军团是国军精华，军团辖两个军，第52军关麟征，第81军王仲廉。共计五个师，第2师郑洞国、第25师张耀明、第4师陈大庆、第89师张雪中和第110师张轸。
孙连仲第二集团军，名义上辖两个军，第30军田镇南、第42军冯安邦。
但在山西娘子关保卫战后，42军所剩只一空番号而已。该集团军实际可参加战斗的部队只有三个师，第27师黄樵松、第30师张金照、第31师池峰城。
汤恩伯是国民党中央军精锐，擅攻；孙连仲是西北军，擅守。
于是，李宗仁安排孙连仲守台儿庄，而汤恩伯则退入了抱犊崮东南的山区，待机出击。
1938年3月21日，李宗仁电报蒋介石、何应钦、徐永昌，关于颁发作战命令如下2点。
1：临城、峄县、韩庄间之敌约步兵三联队、骑兵一联队、炮兵一联队、坦克车五六十辆，自14日以来在界河、滕县、南沙河及临枣各地与川邓集团（第22集团军）及王军作战。现分部南进，已达韩庄及峄县附近，其主力似尚在临城。
2．第5战区战区以收复鲁中广大地域之目的，以一部在运河之线取攻势防御姿势，以主力由峄县东南方及东北方山地侧击南下之敌，聚歼于临枣支路与韩庄运河间地区。
按照以上作战目的与计划，战区命令汤恩伯第二十军团集中主力于峄县东侧及枣庄
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