1938年3月，軍委會蔣委員長（中）、副參謀總長白崇禧、戰區司令長官李宗仁（左）在徐州前線視察。
1937年12月13日，日軍攻陷南京，軍國主義氣焰更為囂張。為打通津浦路，貫通華北、華中戰場，日軍先後調集8個師團另3個旅團約24萬兵力，企圖南北對進，一舉攻佔華東戰略要地徐州，再沿平漢（北京－漢口）鐵路南奪中國的臨時首都武漢，迅速滅亡中國。
白崇禧提出持久戰略 蔣介石定為最高戰略方針
早在1937年10月，淞滬會戰後期，軍委會副參謀總長白崇禧分析抗戰以來的作戰經驗，將其總結提煉為「積小勝為大勝，以空間換時間，游擊戰配合正規戰」，並向蔣委員長提出書面建議。
11月初，太原淪陷後，國民政府軍事委員會（中國最高統帥部，簡稱「軍委會」）在武漢開會檢討全盤戰略以及今後抗戰指導，白崇禧建議「對日抗戰我以劣勢裝備對優勢裝備之敵，應多採用『游擊戰與正規戰配合，積小勝為大勝，以空間換時間』，由軍事戰發展為政治戰、經濟戰，再逐漸變為全面戰、總體戰」（《白崇禧先生訪問記錄》臺灣中研院近代史研究所 1984年）。
最高統帥蔣委員長對此十分重視，採納定為中國抗戰最高戰略指導方針，通令各戰區實行，奠定八年抗戰勝利基礎。
制定徐州會戰指導方針和作戰計畫
1938年初，當徐州會戰的態勢出現後，為粉碎日軍速戰速決的亡華陰謀，蔣介石和軍委會確定了作戰指導方針：抽調一部兵力，加強魯中及淮南，誘敵主力於津浦路方面，以遲滯敵西進，屏障武漢。
1月15日，蔣委員長對第五戰區將士訓話時，指示作戰基本原則：「要在交通要線上配置有力部隊，使任正面阻止戰鬥，以軍隊聯合民眾武力施行游擊，牽制破壞敵人之後方。」蔣介石強調持久消耗敵人，採取攻勢防禦的戰略方針：「尤應發揮我軍主動攻擊精神，配合各種有效戰術，攻守自如，陷敵人於被動，如此我軍才能固守，才能藉津浦、道清兩鐵路來屏障武漢，武漢重心不致動搖。」
依據最高統帥和軍委會的指令，軍委會副參謀總長白崇禧、第五戰區司令長官李宗仁、戰區參謀長徐祖貽策劃設計了作戰方案：集中優勢兵力於徐州以北地區，以游擊戰配合陣地戰，誘敵深入，聚殲北線日軍主力於臺兒莊地區；同時以一部兵力（淮南兵團）部署於津浦路南段，阻止南線日軍北進增援徐州。
鑒於第五戰區兵力薄弱，為保會戰成功，蔣委員長和軍委會陸續從其他戰區抽調西北軍、桂軍、川軍、滇軍、中央軍等部隊，加入徐州會戰作戰序列，最多時達64個師另3個旅，總計約60萬兵力，由第五戰區司令長官李宗仁統一指揮。
整飾軍紀提高戰力 蔣介石激勵將士為民族而戰
1937年12月下旬，日軍第10師團南渡黃河，第五戰區副司令長官兼第三集團軍總司令韓復榘違抗軍委會命令，擅自棄守濟南、泰安、濟寧等重要城市，日軍進至濟寧、蒙陰、青島一線。山東戰局危急。
為提高軍隊素質和戰鬥力，蔣委員長於次年1月中旬在開封召集第一、第五戰區團長以上軍官會議，要求將士們樹立為民族生存而戰，發揚不怕犧牲的攻擊精神。
軍委會在開封會議上公布了作戰獎懲辦法，公布了抗戰以來受獎懲將領名單，明令嘉獎英勇作戰的郝夢齡、佟麟閣、趙登禹、謝晉元等6人，處分作戰不力者33人，對擅自放棄守土的韓復榘（二級上將）、軍長李服膺等8人判處死刑槍決。軍委會通電全國，「今後如再有不奉命令，無故放棄守土，不盡抗戰為能事者，法無二例，決不寬貸。」
蔣委員長大力整飾軍紀，賞罰分明，使將士明白「軍令如山」的嚴肅性，全軍士氣風貌煥然一新。
桂軍明光淮河阻擊戰
1938年，徐州會戰，桂31軍向日軍進攻。
1937年12月中旬，日軍第13師團自鎮江、南京、蕪湖渡江，企圖北上跟北線日軍會合，南北夾攻徐州。
津浦線南段橫跨池河與淮河，是徐州的兩道重要屏障。李宗仁將桂系第11集團軍（轄第31軍）調滁州、明光一帶，由副司令長官李品仙指揮淮南兵團（桂軍、于學忠51軍、徐源泉第10軍、楊森第20軍），阻擊日軍北犯徐州。
廣西第31軍是盧溝橋抗戰後新成立的一個軍，多數士兵是徵募的新兵。面對攻佔淞滬和南京的日軍王牌第13師團，軍長劉士毅指揮31軍利用山區地形，運用靈活多變的游擊戰術，節節抵抗，與絕對優勢的日軍王牌血戰逾月，雙方打成平手。其中蘇祖馨135師在明靖關戰役中，表現出強悍的戰鬥力，斃敵1200人，自身僅傷亡1500人，創造出中日開戰以來驕人的戰損比1：1，大出華中日軍司令官煙俊六大將所料。
1938年1月14日，不甘失敗的日軍以第26旅團兵分兩路，直撲定遠和明光。劉士毅設下「空城計」，引誘日軍佔領了明光城。黑幕降臨時，劉士毅率主力殺了個回馬槍，收復了明光。
1月24日起，日軍先以10餘架飛機對池河西岸陣地狂轟濫炸，繼以重炮密集射擊，使中方陣地工事遭到嚴重毀壞，日軍隨之攻入。桂軍在孤立無援的情況下奮戰，蘇祖馨135師824團與日軍展開肉搏10數次之多，131師以10倍於敵的傷亡堅持兩日之久。至1月30日，桂軍已經與日寇激戰7晝夜，傷亡過半，殲敵2000餘人。日軍進攻40天才推進至淮河邊。
2月9至10日，日軍分別在蚌埠、臨淮關強渡淮河，向北岸發起進攻。李品仙調東北軍于學忠51軍至淮河沿岸，阻敵越河北進，再令西北軍張自忠率59軍馳援，協同于部頑強抗擊日軍。
隨後，廖磊率桂系第21集團軍趕到淮河南岸，分兩路出擊，周祖晃率第七軍由定遠進擊鐵路線；韋雲淞率第48軍固守爐橋地區，並協同31軍進攻劉府、蚌埠日軍。經過激戰，桂軍殲滅日軍一千餘人，擊毀裝甲車10餘輛。至3月初，桂軍收復淮河以北全部陣地。
整個徐州會戰期間，桂軍堅守淮河70多日，直至掩護參加徐州會戰的60萬中國軍隊主力安全轉移，令南線日軍始終無法北上，迫使日軍大本營不得不放棄「南北夾擊」戰略，轉而令北線日軍孤軍深入，從而為臺兒莊大捷創造了條件。
西北軍保衛臨沂 川軍死守滕縣
1938年2月下旬，東路日軍王牌阪垣第5師團從濰坊南下，連陷沂水、莒縣、日照，直撲臨沂。李宗仁電令駐守東海、連雲港的龐炳勛第40軍，火速趕到臨沂堅守。第40軍節節抵抗，與敵苦戰多日。
3月10日，日軍在強大火力掩護下，向臨沂猛攻，龐炳勛連電告急。李宗仁急電張自忠59軍增援臨沂，並特派戰區參謀長徐祖詒赴臨沂督戰指導。張、龐兩支西北軍與日軍血戰5日，以傷亡1萬餘人的代價，殲敵約3000餘人，迫其向莒縣撤退，獲蔣委員長電令嘉獎。
此時，北路日軍磯谷第10師團瀨谷支隊由鄒縣（今鄒城）南下，進攻滕縣（今滕州）。孫震率川軍第22集團軍（下轄第41軍、45軍）奉命阻敵，師長王銘章奉命指揮41軍122、124兩師守衛滕縣。
3月14日拂曉，滕縣外圍戰打響。王銘章指揮41軍官兵以簡陋的武器裝備奮勇殺敵。日軍不斷增兵，萬餘人在飛機、大批、坦克掩護下，發起全面進攻，滕縣成為一座孤城。集團軍總司令孫震接到蔣委員長電話，命川軍在滕縣死守，以待湯恩伯率軍前來增援。王銘章激勵全體官兵與滕縣共存亡。
3月16日，王銘章指揮川軍，在激戰中身中7彈，英勇殉國，寫下川軍抗戰最光榮一頁。41軍官兵仍孤軍奮戰，與日軍搏鬥到18日上午，為國軍主力在臺兒莊地區完成戰略合圍爭取了寶貴的時間。
在滕縣淪陷的同時，軍委會又自程潛第一戰區調來西北軍孫連仲第二集團軍和中央軍湯恩伯第二十軍團增援第五戰區。
3月23日，阪垣第5師團復派增援部隊4000餘人，再度反攻臨沂。張自忠59軍奉命重返臨沂，與龐炳勛部併肩戰鬥至3月29日，臨沂又處於危急之中。
李宗仁令駐海州的第57軍王肇治旅赴臨沂增援，蔣委員長也令湯恩伯部騎兵團趕來增援，終於挫敗了日軍，為國軍集結主力、部署臺兒莊決戰爭取了時間。
蔣介石親臨前線視察 白崇禧部署增援臺兒莊
1938年3月20日，日軍磯谷第10師團攻佔滕縣後，在飛機的掩護下，集中4萬兵力，配以坦克、大炮，開始向臺兒莊進攻，企圖一舉攻佔徐州。
李宗仁根據軍委會意圖，以孫連仲第二集團軍防守臺兒莊運河一線，令中央軍湯恩伯軍團讓開津浦鐵路正面，轉入山區，誘敵深入，待機拊敵側背，聚殲日軍。
3月24日，日軍2000多人在飛機、大炮和坦克的配合下，大舉向臺兒莊進攻。就在這一天，最高統帥蔣介石率軍委會白崇禧等人親赴徐州前線視察督導，調配兵力。蔣委員長不顧個人安危，在白崇禧、李宗仁、徐永昌等人的陪同下，親赴臺兒莊南車站會見勉勵負責防守臺兒莊的池峰城師長，前線將士士氣大振，池峰城等人表示與陣地共存亡，以報國家民族，以報委座知遇之恩。
蔣介石離開徐州前，特別留下副參謀總長白崇禧、軍政部次長林蔚、軍令部第一廳（作戰）廳長劉斐等人組成參謀團，協助李宗仁指揮作戰。
3月24日當晚，白崇禧冒著濃烈的硝煙，先後來到孫連仲集團軍指揮部和臺兒莊南站池峰城指揮部視察督導。他向孫連仲、池峰城等人說明堅守臺兒莊對整個會戰的重要意義，並指示孫連仲、池峰城以攻勢防禦戰術阻敵。白崇禧目睹臺兒莊慘烈的戰況，見池峰城師僅有步機槍與迫擊炮，勢必難擋日軍強大的火力。於是，他當場打電話給開封第一戰區司令長官程潛和李宗仁，把軍委會支配的當時中國僅有的鐵甲戰車、戰防炮團緊急調來，增援臺兒莊池峰城部。
空中血戰 廣西勇士與敵同歸於盡
徐州會戰之英勇國軍。
3月25日凌晨，軍委會下令空軍配合陸軍向日軍反擊作戰。空軍第三大隊大隊長吳汝鎏率領第7、第8兩個中隊的14架蘇式戰機，從河南歸德機場飛往臺兒莊—韓莊一帶，對日軍地面陣地實施輪番攻擊，炸毀了設在一所小學裡的日軍司令部。
當飛臨靠近臺兒莊的馬牧集上空時，埋伏在雲層中的24架敵驅逐機突然衝出，向我戰機發動猛烈進攻。吳汝鎏指揮作戰機群，在臺兒莊上空數十公里範圍之內，與敵機激烈搏鬥。第8中隊副隊長、廣西人何信被數架日機圍攻，胸中三彈，身負重傷，依然堅持作戰，趁敵機上升的瞬間向其開火，從而又打中了一架敵機。最後，在彈盡油絕的情況下，何信放棄跳傘求生的機會，駕機猛然撞向另一架敵機，與敵同歸於盡。
此次空戰，中國空軍共擊落敵6架雙翼水冷式驅逐機，擊傷2架，中方損失戰機7架，何信等3位飛行員壯烈犧牲。臺兒莊地區數十萬中國軍民親眼目睹了抗戰以來，中國空軍痛殲日機的驚心動魄空戰。
至死不退 西北軍血戰臺兒莊
左起：第二集團軍總司令孫連仲、30軍軍長田鎮南（中）、31師師長池峰城在研究作戰。
3月27日，日軍再度增派援兵，攻佔了臺兒莊要地文昌閣，代理團長王冠五組織72人的敢死隊，效法辛亥革命黃花崗72烈士，突襲日軍，與敵展開慘烈肉搏戰巷戰，奪回文昌閣，72名壯士生還58名，營長王祖獻等14人犧牲。28日，日軍切斷了中國守軍第31師師部與莊內的聯繫。該師師長池峰城指揮，以強大炮火壓制敵人，並以仵德厚為隊長，率領40人的敢死隊，手掄大片刀，腰束手榴彈，與敵肉搏格鬥，40人只有3人生還。
3月29日，蔣委員長來電指示「臺兒莊屏障徐海，關係第二期作戰至巨，故以第二集團軍全力保守，即存一兵一卒，亦須本犧牲精神，努力死拼，如果失守，不特全體官兵應加重罰，即李長官、白副總長、林次長亦有處分。」